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WO2018114185A1 - Feldgerät mit antenne - Google Patents

Feldgerät mit antenne Download PDF

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Publication number
WO2018114185A1
WO2018114185A1 PCT/EP2017/080048 EP2017080048W WO2018114185A1 WO 2018114185 A1 WO2018114185 A1 WO 2018114185A1 EP 2017080048 W EP2017080048 W EP 2017080048W WO 2018114185 A1 WO2018114185 A1 WO 2018114185A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
field device
antenna
housing
housing cover
cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2017/080048
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English (en)
French (fr)
Inventor
Armend Zenuni
Philipp REICHERT
Harald SCHÄUBLE
Lukas Bregler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of WO2018114185A1 publication Critical patent/WO2018114185A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/002—Protection against seismic waves, thermal radiation or other disturbances, e.g. nuclear explosion; Arrangements for improving the power handling capability of an antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2233—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in consumption-meter devices, e.g. electricity, gas or water meters
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • housing cover wherein the housing cover comprises at least one antenna.
  • field devices are often used which serve for detecting and / or influencing process variables.
  • sensors are used which, for example, in
  • Conductivity meters etc. are used.
  • all those devices are generally referred to as field devices, the
  • field devices additionally also mean remote I / Os, radio adapters or generally electronic components, which are arranged on the field level.
  • I / Os remote I / Os
  • radio adapters or generally electronic components, which are arranged on the field level.
  • a large number of these field devices are manufactured and sold by Endress + Hauser.
  • Control systems or control units such as a PLC
  • Process control, process visualization, process monitoring and commissioning of field devices are transmitted via the respective bus system to one (or possibly several) higher-level unit (s).
  • Field devices in particular sensors and actuators be realized as a self-sufficient radio field devices. These usually have a wireless
  • Communication interface with an antenna and optionally a power source as integral components can be provided in the field device itself or in a radio unit permanently connected to the field device.
  • the power source enables a self-sufficient power supply of the field device.
  • a corresponding radio adapter is described, for example, in document WO 2005/103851 A1.
  • the wireless adapter is usually connected to a
  • Communication interface such a field device detachably connected. Via this communication interface, the field device can send the data to be transmitted via the bus system to the radio adapter, which then transmits it via radio to the higher-level unit. Conversely, the radio adapter can receive data via radio and via this
  • the supply of the field device with electrical power can be done in such cases via a power supply unit the radio adapter.
  • An appropriate wireless adapter that supports the WirelessHART ⁇ protocol will become available
  • Corresponding (metal) housing The housing protects the field device against process-specific environmental influences such as dust, temperature or corrosive atmosphere.
  • a correspondingly designed housing is absolutely necessary, since the field device (and thus also its components, such as any antennas) must comply with appropriate explosion protection regulations in potentially explosive atmospheres.
  • appropriate explosion protection regulations in potentially explosive atmospheres.
  • such a housing inherently reduces the transmission / reception power of the antenna.
  • Effective explosion protection measures with respect to the housing are already known from the prior art.
  • Corresponding regulations are defined in Europe by the EN 60079 series of standards. From this it can be seen that, among other things, pressure encapsulation and encapsulation are used for the explosion-proof encapsulation of electronic components.
  • the standard EN 60079-18 refers to explosion protection type "m", in the case of pressure-resistant
  • the invention is therefore based on the object to provide a safe field device with a wireless interface.
  • the housing cover comprises at least the following components: a metallic cover body, - a non-metallic lid cap, and
  • Housing cover facilitates, any explosion protection regulations
  • Explosion protection regulations allows a compact design of the housing cover.
  • the integration of the antenna in the housing cover also makes it possible to use older field devices without internal wireless
  • the non-metallic lid cap for example, by screwing,
  • Gluing, or pressing be attached to the lid body.
  • the non-metallic lid cap is made of a plastic, and / or if the lid body is made of aluminum.
  • a further advantageous embodiment variant of the housing cover according to the invention provides that at least the antenna is encapsulated with a casting, in particular a soft casting (for example SilGel®).
  • a casting for example SilGel®
  • an analogous advantageous variant for realizing the housing cover is to realize the non-metallic housing cover as encapsulation (in addition to or instead of the antenna encapsulation).
  • the antenna according to the invention is preferably designed to comply with the usual WLAN frequencies Electromagnetic waves Transmit and / or receive frequencies of 2.4 GHz and / or 5 GHz.
  • An advantageous embodiment of the invention for realizing the antenna provides that the antenna is configured as a conductor track structure on a printed circuit board.
  • the geometry of the conductor track structure (designed in particular as a patch structure, conceivable, however, inter alia including corresponding fractal structures) could in turn be adapted to the transmission / reception frequency used in each case.
  • a conductor track as an antenna substrate it would also be conceivable that, in addition to the conductor track structure, at least one electronic component for (pre-) processing of the radio signals is arranged on the conductor track.
  • any other antennas such as rod or helix antennas could be used in the context of the invention.
  • the antenna for example, by screwing, gluing, or pressing be attached to the lid body.
  • an advantageous embodiment provides that the cover body and the housing can be connected to one another by means of a threaded closure.
  • the electrical contacting of the antenna with the associated electronics unit in the field device to which the antenna is to be connected there are several possibilities according to the invention: In addition to a possible
  • a connector in particular a coaxial connector (for example, a MMCX or SMA connector), is provided for electrically contacting the antenna with the electronics unit.
  • a connector in particular a coaxial connector (for example, a MMCX or SMA connector) is provided for electrically contacting the antenna with the electronics unit.
  • Threaded closure can be connected together, a special
  • Plug connection in relation to the threaded closure is arranged substantially centrally in the field device.
  • the possibility of explosion-proof design of the housing and / or the housing cover in particular according to the standard series EN 60079.
  • this is especially the
  • FIG. 1 shows a housing of a field device with a device according to the invention
  • a housing 2 of a field device for example one
  • a housing cover 3 is arranged on the housing 2, a housing cover 3 is arranged.
  • the housing cover 3 by means of a threaded closure 4, consisting of a housing cover-side internal thread and a corresponding external thread on the housing 2 is attached.
  • the housing cover 3 is in two parts, with a metallic lid base body 31 and a non-metallic lid cap 32 constructed.
  • an antenna 33, 34 is disposed in the housing cover 3.
  • the lid cap 32 in the embodiment shown in favor of the emission or reception characteristic of the antenna 33, 34 designed kuppeniförmig.
  • the antenna 33, 34 is based on a printed conductor structure 33 which is arranged on a printed circuit board 34.
  • Printed circuit board 34 is arranged perpendicular to the base surface of the dome-shaped lid cap 32. Furthermore, for contacting the
  • Conductor 33 on the circuit board 34 a coaxial connector 331 is arranged.
  • the conductor track structure 33 is designed on both sides as an approximately square patch.
  • the conductor track structure 33 is realized as an angled conductor track.
  • an electronics unit 21 is arranged, with which the antenna 33, 34 is connected.
  • the electronic unit 21 serves as a transmission /
  • Receive unit which generates the respective transmission signals, for example according to the standard IEEE 802.15.4, and processes the corresponding received signals. It is not relevant within the scope of the invention whether the electronic unit 21 additionally serves as a control / evaluation unit for the actual function of the field device 1, that is to say for example for filling level or pressure measurement by means of corresponding sensors.
  • a coaxial socket 21 1 corresponding to the coaxial plug 331 is arranged centrally in the housing 2 in relation to the threaded closure 4.
  • the coaxial jack 21 1 and the coaxial connector 331 in the one shown in Fig. 1
  • Embodiment arranged so that the electrical contacting of the antenna 33, 34 in the field device 1 and attaching the housing cover 3 on the housing 2 takes place simultaneously in a working step.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät (1) mit einem Gehäuse (2) und einem Gehäusedeckel (3), Dabei umfasst der Gehäusedeckel(3) zumindest einen metallischen Deckel-Grundkörper (31), eine nicht-metallische Deckel-Kappe (32), und eine Antenne (33, 34), die unterhalb der Deckel-Kappe (32) im Gehäusedeckel (3) angeordnet ist. Durch die Anordnung der Antenne (33,34) im Gehäusedeckel (3) des Feldgerätes (1) kann erfindungsgemäß einerseits eine drahtlose Schnittstelle bereitgestellt werden. Andererseits wird es mittels der konstruktiven Zweiteilung des Gehäusedeckels (3) erleichtert, etwaige Explosionsschutzvorschriften einzuhalten: Durch die nicht-metallische Deckel-Kappe (32) wird eine hinreichende Sende-/Empfangsleistung der Antenne (33, 34)gewährleistet, wobei der metallische Deckel-Grundkörper (31) auch bei Anwendung von etwaigen Explosionsschutzbestimmungen eine kompakte Bauform des Gehäusedeckels (3) ermöglicht. Durch die Integration der Antenne (33, 34) im Gehäusedeckel (3) wird es darüber hinaus möglich, ältere Feldgeräte (1) ohne interne drahtlose Kommunikationsschnittstelle entsprechend nachzurüsten.

Description

Feldgerät mit Antenne
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät mit einem Gehäuse und einem
Gehäusedeckel, wobei der Gehäusedeckel zumindest eine Antenne umfasst.
In der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Prozessautomatisie- rungstechnik, werden vielfach Feldgeräte eingesetzt, die zur Erfassung und/oder zur Beeinflussung von Prozessvariablen dienen. Zur Erfassung von Prozessgrößen werden Sensoren eingesetzt, die beispielsweise in
Füllstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Druck- und
Temperaturmessgeräten, pH-Redoxpotential-Messgeräten,
Leitfähigkeitsmessgeräten, usw. zum Einsatz kommen. Daneben werden allgemein auch all diejenigen Geräte als Feldgeräte bezeichnet, die
prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten. Daher werden im Zusammenhang mit der Erfindung unter Feldgeräten zusätzlich auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten verstanden, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl dieser Feldgeräte wird von der Firma Endress + Hauser hergestellt und vertrieben.
In modernen Industrieanlagen sind Feldgeräte in der Regel über
Kommunikationsnetzwerke, wie beispielsweise Feldbusse (Profibus®,
Foundation® Fieldbus, HART®, etc.), mit übergeordneten Einheiten verbunden. Normalerweise handelt es sich bei den übergeordneten Einheiten um
Leitsysteme bzw. Steuereinheiten, wie beispielsweise eine SPS
(speicherprogrammierbare Steuerung) oder einen PLC (Programmable Logic Controller). Die übergeordneten Einheiten dienen unter anderem zur
Prozesssteuerung, Prozessvisualisierung, Prozessüberwachung sowie zur Inbetriebnahme der Feldgeräte. Die von den Feldgeräten, insbesondere von Sensoren, erfassten Messwerte werden über das jeweilige Bussystem an eine (oder gegebenenfalls mehrere) übergeordnete Einheit(en) übermittelt.
Daneben ist auch eine Datenübertragung von der übergeordneten Einheit über das Bussystem an die Feldgeräte erforderlich, insbesondere zur
Konfigurierung und Parametrierung von Feldgeräten sowie zur Ansteuerung von Aktoren. Neben einer drahtgebundenen Datenübertragung zwischen den Feldgeräten und der übergeordneten Einheit besteht auch die Möglichkeit einer drahtlosen (wireless) Datenübertragung. Insbesondere in den Bussystemen Profibus®, Foundation Fieldbus® und HART® ist eine drahtlose Datenübertragung über Funk spezifiziert. Ferner sind Funknetzwerke für Sensoren in dem Standard IEEE 802.15.4 näher spezifiziert.
Zur Realisierung einer drahtlosen Datenübertragung können neuere
Feldgeräte, insbesondere Sensoren und Aktoren als autarke Funk-Feldgeräte realisiert sein. Diese weisen in der Regel eine drahtlose
Kommunikationsschnittstelle mit einer Antenne und gegebenenfalls eine Stromquelle als integrale Bestandteile auf. Dabei können die Antenne und die Stromquelle in dem Feldgerät selbst oder in einer dauerhaft an dem Feldgerät angeschlossenen Funkeinheit vorgesehen sein. Durch die Stromquelle wird eine autarke Energieversorgung des Feldgerätes ermöglicht.
Daneben besteht die Möglichkeit, Feldgeräte ohne interne drahtlose
Kommunikationsschnittstelle durch die Kopplung mit mindestens einem
Funkadapter zu einem funkfähigen Feldgerät aufzurüsten. Ein entsprechender Funkadapter ist beispielsweise in der Druckschrift WO 2005/103851 A1 beschrieben. Der Funkadapter wird in der Regel an eine
Kommunikationsschnittstelle solch eines Feldgerätes lösbar angeschlossen. Über diese Kommunikationsschnittstelle kann das Feldgerät die über das Bussystem zu übermittelnden Daten an den Funkadapter senden, die dieser dann über Funk an die übergeordnete Einheit übermittelt. Umgekehrt kann der Funkadapter über Funk Daten empfangen und über diese
Kommunikationsschnittstelle an das Feldgerät weiterleiten. Die Versorgung des Feldgeräts mit elektrischer Leistung kann in solchen Fällen über eine Energieversorgungseinheit dem Funkadapter erfolgen. Ein entsprechender Funkadapter, der das WirelessHART©-Protokoll unterstützt, wird
beispielsweise von der Endress+Hauser Gruppe unter der Bezeichnung „SWA70" produziert und vertrieben.
Eine Rahmenbedingung, die den Einsatz von Funkübertragung bei
Feldgeräten erschwert, liegt in der Kapselung der Feldgeräte durch entsprechende (Metall-)Gehäuse: Dabei schützt das Gehäuse das Feldgerät einerseits vor Prozess-spezifischen Umwelteinflüssen wie Staub, Temperatur oder korrosiver Atmosphäre. Andererseits ist ein entsprechend ausgelegtes Gehäuse zwingend erforderlich, da das Feldgerät (und somit auch dessen Baugruppen, wie etwaige Antennen) in explosionsgefährdeten Bereichen entsprechende Explosionsschutz-Vorschriften einhalten muss. Dadurch mindert ein solches Gehäuse im Falle von Funkübertragung jedoch inhärent die Sende-/ Empfangsleistung der Antenne. Aus dem Stand der Technik sind wirksame Explosionsschutz-Maßnahmen bezüglich des Gehäuses bereits bekannt. Entsprechende Vorschriften werden in Europa durch die Normenreihe EN 60079 festgelegt. Aus dieser geht hervor, dass zur explosionssicheren Kapselung von elektronischen Bauteilen unter anderem Druckkapselung und Vergusskapselung eingesetzt werden. Bei der Verwendung eines Vergusses wird im Rahmen der Norm EN 60079-18 von der Explosionsschutzart„m" gesprochen. Im Fall von druckfester
Kapselung gemäß Explosionsschutzart„d" gilt die Norm EN 60079-1 .
Darüber hinaus betreffen die aufgeführten Explosionsschutzvorschriften auch all diejenigen elektrischen Schnittstellen der elektronischen Baugruppe, über die die Baugruppe durch die explosionssichere Kapselung hindurch nach außen kontaktierbar ist. Somit betrifft dies auch die
Kommunikationsschnittstellen zum etwaigen Anschluss von Funkadaptern:
Zur Einhaltung der Explosionsschutzvorschriften ist es notwendig, diese Schnittstellen so auszulegen, dass über sie lediglich eine begrenzte Leistung bzw. Datenrate übertragebar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein sicheres Feldgerät mit einer drahtlosen Schnittstelle bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Feldgerät mit einem Gehäuse und einem Gehäusedeckel: Hierbei umfasst der Gehäusedeckel erfindungsgemäß zumindest folgende Komponenten: - Einen metallischen Deckel-Grundkörper, - eine nicht-metallische Deckel-Kappe, und
- eine Antenne, die unterhalb der Deckel-Kappe im Gehäusedeckel angeordnet ist.
Durch die Anordnung der Antenne im Gehäusedeckel des Feldgerätes kann erfindungsgemäß einerseits eine drahtlose Schnittstelle bereitgestellt werden. Andererseits wird es mittels der konstruktiven Zweiteilung des
Gehäusedeckels erleichtert, etwaige Explosionsschutzvorschriften
einzuhalten:
Durch die nicht-metallische Deckel-Kappe wird eine hinreichende Sende-/ Empfangsleistung der Antenne gewährleistet, wobei der metallische Deckel- Grundkörper auch bei Anwendung von etwaigen
Explosionsschutzbestimmungen eine kompakte Bauform des Gehäusedeckels ermöglicht. Durch die Integration der Antenne im Gehäusedeckel wird es darüber hinaus möglich, ältere Feldgeräte ohne interne drahtlose
Kommunikationsschnittstelle entsprechend nachzurüsten.
Zum Zweck einer weiterhin verbesserten Sende-/ Empfangsleistung der Antenne ist es vorteilhaft, wenn die nicht-metallische Deckel-Kappe
kuppeiförmig, quaderförmig oder kegelförmig ausgestaltet ist. Dabei kann die nicht-metallische Deckel-Kappe beispielsweise durch Verschrauben,
Verkleben, oder Verpressen an dem Deckel-Grundkörper befestigt sein.
Erfindungsgemäß ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die nicht-metallische Deckel-Kappe aus einem Kunststoff gefertigt ist, und/oder wenn der Deckel- Grundkörper aus Aluminium gefertigt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäßen Gehäusedeckels sieht vor, dass zumindest die Antenne mit einem Verguss, insbesondere einem Weichverguss (beispielsweise SilGel ®) vergossen ist. Hierbei besteht eine analoge vorteilhafte Variante zur Realisierung des Gehäuse-Deckels darin, (zusätzlich oder anstelle des Antennen-Vergusses) den nicht-metallischen Gehäusedeckel als Verguss zu realisieren.
Insbesondere ist die Antenne erfindungsgemäß vorzugsweise ausgestaltet, um gemäß den gängigen WLAN-Frequenzen Elektromagnetische Wellen mit Frequenzen von 2,4 GHz und/oder 5 GHz zu senden und/oder zu empfangen. Natürlich wäre es im Sinne der Erfindung auch denkbar, die Antenne bei Verwendung anderer Drahtlos-Übertragungsstandards auf die
entsprechenden Frequenzen anzupassen.
Eine im Rahmen der Erfindung vorteilhafte Variante zur Realisierung der Antenne sieht vor, dass die Antenne als eine Leiterbahnstruktur auf einer Leiterplatte ausgestaltet ist. Dabei kann die Geometrie der Leiterbahnstruktur (insbesondere als Patch-Struktur ausgestaltet, denkbar wären jedoch unter anderem auch entsprechende Fraktal -Strukturen) wiederum auf die jeweils verwendete Sende-/ bzw. Empfangsfrequenz hin angepasst werden. Im Fall einer Leiterbahn als Antennensubstrat wäre es ebenfalls denkbar, dass neben der Leiterbahnstruktur zumindest eine elektronische Komponente zur (Vor-) Verarbeitung der Funksignale auf der Leiterbahn angeordnet ist.
Natürlich könnten im Sinne der Erfindung auch jegliche andere Antennen, beispielsweise Stab- oder Helix-Antennen, eingesetzt werden. Hierbei kann die Antenne zum Beispiel durch Verschrauben, Verkleben, oder Verpressen an dem Deckel-Grundkörper befestigt werden.
Bezüglich der Anbringung des Gehäusedeckels am Gehäuse sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass der Deckel-Grundkörper und das Gehäuse mittels eines Gewindeverschlusses miteinander verbindbar sind. Hinsichtlich der elektrischen Kontaktierung der Antenne mit der zugehörigen Elektronik-Einheit im Feldgerät, an der die Antenne anzuschließen ist, gibt es erfindungsgemäß mehrere Möglichkeiten: Neben einer möglichen
Kabelverbindung ist es vor allem vorteilhaft, wenn eine Steckverbindung, insbesondere eine Koaxial-Steckverbindung (beispielsweise eine MMCX- oder SMA-Steckverbindung), zur elektrischen Kontaktierung der Antenne mit der Elektronik-Einheit vorgesehen ist. Bei solch einer Ausgestaltung besteht für den Fall, dass der Grundkörper und das Gehäuse mittels des
Gewindeverschlusses miteinander verbindbar sind, eine besonders
vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeit darin, die Steckverbindung derart auszugestalten und anzuordnen, dass die Steckverbindung mittels Verschrauben des Gehäusedeckels auf das Gehäuse elektrisch kontaktiert wird. Dies könnte beispielsweise umgesetzt werden, indem die
Steckverbindung in Bezug zum Gewindeverschluss im wesentlichen mittig im Feldgerät angeordnet wird. Hierdurch erfolgen die elektrische Kontaktierung der Antenne im Feldgerät und das Anbringen des Gehäusedeckels gleichzeitig in einem Schritt.
Im Hinblick auf Explosionssicherheit des Feldgerätes besteht
erfindungsgemäß die Möglichkeit, das Gehäuse und/oder der Gehäusedeckel explosionssicher, insbesondere gemäß der Normenreihe EN 60079, auszulegen . Bezüglich des Gehäusedeckels sind hierzu vor allem die
Wandstärken des Deckel-Grund körpers und der Deckel-Kappe entsprechend zu bemessen . Analog dazu sind die Befestigung der Deckel-Kappe am
Deckel-Grund körper und die Verbindung des Gehäusedeckels zum Gehäuse entsprechend Normen-konform auszulegen.
Anhand der nachfolgenden Figur wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 : Ein Gehäuse eines Feldgerätes mit einem erfindungsgemäßen
Gehäusedeckel .
In Fig. 1 ist ein Gehäuse 2 eines Feldgerätes 1 , beispielsweise eines
Füllstands- oder Druckmessgerätes, gezeigt. An dem Gehäuse 2 ist ein Gehäusedeckel 3 angeordnet. Dabei ist der Gehäusedeckel 3 mittels eines Gewindeverschlusses 4, bestehend aus einem Gehäusedeckel-seitigen Innengewinde und einem korrespondierenden Außengewinde am Gehäuse 2 befestigt. Erfindungsgemäß ist der Gehäusedeckel 3 zweiteilig, mit einem metallischen Deckel-Grund körper 31 und einer nicht-metallischen Deckel-Kappe 32, aufgebaut. Unterhalb der Deckel-Kappe 32 ist im Gehäusedeckel 3 eine Antenne 33, 34 angeordnet. Hierbei ist die Deckel-Kappe 32 im gezeigten Ausführungsbeispiel zugunsten der Abstrahl- bzw. Empfangscharakteristik der Antenne 33, 34 kuppeiförmig gestaltet. Die Antenne 33, 34 basiert im gezeigten Ausführungsbeispiel auf einer Leiterbahnstruktur 33, die auf einer Leiterplatte 34 angeordnet ist. Die
Leiterplatte 34 ist dabei in Bezug zur Grundfläche der kuppeiförmigen Deckel- Kappe 32 senkrecht angeordnet. Weiterhin ist zur Kontaktierung der
Leiterbahnstruktur 33 an der Leiterplatte 34 ein Koaxial-Stecker 331 angeordnet. Am äußeren Schirmungsanschluss des Koaxial-Steckers 331 ist die Leiterbahnstruktur 33 beidseitig als jeweils ein in etwa quadratischer Patch ausgelegt. Am mittigen Signalanschluss des Koaxial-Steckers 331 ist die Leiterbahnstruktur 33 als eine abgewinkelte Leiterbahn realisiert. Natürlich ist es im Sinne der Erfindung möglich, die Leiterbahnstruktur beidseitig auf der Leiterplatte 34 anzuordnen und somit die Abstrahl- bzw.
Empfangscharakteristik weiter zu verbessern.
Im Gehäuse 2 ist eine Elektronik-Einheit 21 angeordnet, mit der die Antenne 33, 34 verbunden ist. Die Elektronik-Einheit 21 dient hierbei als Sende- /
Empfangs-Einheit, die die jeweiligen Sendesignale, beispielsweise nach dem Standard IEEE 802.15.4, erzeugt und die entsprechenden Empfangssignale verarbeitet. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung nicht relevant, ob die Elektronik-Einheit 21 zusätzlich als Steuer-/Auswerte-Einheit für die eigentliche Funktion des Feldgerätes 1 , also beispielsweise zur Füllstandsoder Druck-Messung mittels entsprechender Sensoren, dient.
Zur Verbindung der Antenne 33, 34 mit der Elektronik-Einheit 21 ist in Bezug zum Gewindeverschluss 4 mittig im Gehäuse 2 eine zum Koaxial-Stecker 331 korrespondierende Koaxial-Buchse 21 1 angeordnet. Dabei sind die Koaxial- Buchse 21 1 und der Koaxial-Stecker 331 bei dem in Fig. 1 gezeigten
Ausführungsbeispiel so angeordnet, dass die elektrische Kontaktierung der Antenne 33, 34 im Feldgerät 1 und das Anbringen des Gehäusedeckels 3 auf dem Gehäuse 2 gleichzeitig in einem Arbeits-Schritt erfolgt. Bezugszeichenliste
Feldgerät
Gehäuse
Gehäusedeckel
Gewindeverschluss
Elektronik-Einheit
Deckel-Grundkörper
Deckel-Kappe
Leiterbahnstruktur
Leiterplatte
Koaxial-Buchse
Koaxial-Stecker

Claims

Patentansprüche
1 . Feldgerät mit einem Gehäuse (2) und einem Gehäusedeckel (3), wobei der Gehäusedeckel (3) zumindest folgende Komponenten umfasst:
- Einen metallischen Deckel-Grundkörper (31 ),
- eine nicht-metallische Deckel-Kappe (32), und
- eine Antenne (33, 34), die unterhalb der Deckel-Kappe (32) im
Gehäusedeckel (3) angeordnet ist.
2. Feldgerät nach Anspruch 1 , wobei die nicht-metallische Deckel-Kappe (32) kuppeiförmig, quaderförmig oder kegelförmig ausgestaltet ist.
3. Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die nicht-metallische Deckel- Kappe (32) durch Verschrauben, Verkleben, oder Verpressen an dem Deckel- Grundkörper (31 ) befestigt ist.
4. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die nichtmetallische Deckel-Kappe (32) aus einem Kunststoff gefertigt ist, und/oder wobei der Deckel-Grundkörper (31 ) aus Aluminium gefertigt ist.
5. Feldgerät nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest die Antenne (33, 34) mit einem Verguss, insbesondere einem Weichverguss vergossen ist.
6. Feldgerät nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne (33, 34) ausgestaltet ist, um Elektromagnetische Wellen mit Frequenzen von 2,4 GHz und/oder 5 GHz zu senden und/oder zu empfangen .
7. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne (33) als eine Leiterbahnstruktur (33) auf einer Leiterplatte (34) ausgestaltet ist.
8. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antenne (33, 34) durch Verschrauben, Verkleben, oder Verpressen an dem Deckel-Grund körper (31 ) befestigt ist.
9. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Deckel-Grundkörper (31 ) und das Gehäuse (2) mittels eines
Gewindeverschlusses (4) miteinander verbindbar sind.
10. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in dem Gehäuse (2) eine Elektronik-Einheit (21 ) angeordnet ist, und wobei eine Steckverbindung (331 , 21 1 ), insbesondere eine Koaxial- Steckverbindung, zur elektrischen Kontaktierung der Antenne (33, 34) mit der Elektronik-Einheit (21 ) vorgesehen ist.
1 1 . Feldgerät nach Anspruch 10, wobei die Steckverbindung (331 , 21 1 ) für den Fall, dass der Grundkörper (31 ) und das Gehäuse (2) mittels des
Gewindeverschlusses (4) miteinander verbindbar sind, die Steckverbindung (331 , 21 1 ) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass die Steckverbindung (331 , 21 1 ) mittels Verschrauben des Gehäusedeckels (3) auf das Gehäuse (2) elektrisch kontaktiert wird.
12. Feldgerät nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (2) und/oder der Gehäusedeckel (3) explosionssicher, insbesondere gemäß der Normenreihe EN 60079, ausgelegt sind/ist.
PCT/EP2017/080048 2016-12-20 2017-11-22 Feldgerät mit antenne Ceased WO2018114185A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016124981.5A DE102016124981A1 (de) 2016-12-20 2016-12-20 Feldgerät mit Antenne
DE102016124981.5 2016-12-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018114185A1 true WO2018114185A1 (de) 2018-06-28

Family

ID=60450655

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