用于現(xiàn)場裝置的本質安全的無線轉接器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于自動化現(xiàn)場裝置的無線轉接器，該無線轉接器就防爆來說是本質安全的，連接到現(xiàn)場裝置的電接口，具有用于發(fā)送和接收無線電信號的無線電電路以及連接器元件，其中無線轉接器通過連接器元件能夠可拆卸地裝配到電接口。
【背景技術】
[0002]在自動化技術中，現(xiàn)場裝置，尤其是所謂的雙線式現(xiàn)場裝置，通常用于現(xiàn)場裝置的功耗被限制到預定值的區(qū)域中。這種區(qū)域的實例是使用了自動化裝置的工業(yè)制造或工藝設施中的潛在爆炸性區(qū)域。在諸如這些的區(qū)域中，針對現(xiàn)場裝置的最大功耗規(guī)定了極限值。就這來說，相關規(guī)定由國家層面和國際層面的各種組織和協(xié)會確定。雙線式現(xiàn)場裝置由于其有限的功耗而尤其適用于這些區(qū)域中。
[0003]已知有各種類型的保護用于防爆區(qū)域中，諸如，通過壓力封裝式外殼或封裝在砂、灌注化合物或油中而進行的保護，進而防爆通過構造上的措施來確保，其中所述構造上的措施旨在防止導電連接突出到潛在爆炸性介質中。
[0004]此處，本質安全的電路通常在可用于操作電路的操作電壓和電功率方面經受嚴格限制。用于在出現(xiàn)故障的情形下限制點燃能量的措施還限制可用于正常操作的性能值，且通常，妨礙了需要較高短期峰值電流來起作用的電路的操作。
[0005]自動化現(xiàn)場裝置廣泛用于工業(yè)設施中。例如，用于記錄和/或影響過程變量的現(xiàn)場裝置廣泛用于工藝技術和自動化技術中。諸如液位測量裝置、流量計、壓力溫度測量裝置、pH計、電導計等的測量裝置用于記錄過程變量，且記錄液位、流量、壓力、溫度、pH值和電導率的對應過程變量。諸如閥或栗的致動器用于影響過程變量，進而例如，管道中的液體的流率或容器中的介質的液位改變。原則上，現(xiàn)場裝置是接近一種過程而使用且提供或處理過程相關信息的任何裝置。許多這種現(xiàn)場裝置由Endress+Hauser集團公司提供和售賣。因此，所有類型的測量裝置和致動器應歸入如本發(fā)明所使用的術語“現(xiàn)場裝置”。此外，術語“現(xiàn)場裝置”還包含例如網關、無線適配器或被集成到總線系統(tǒng)中或可被集成到總線系統(tǒng)中的其它總線用戶。
[0006]就這來說，應注意到現(xiàn)場裝置的調試和配置的必要性。例如，當校準現(xiàn)場裝置時，需要從操作員面板到現(xiàn)場裝置自身建立通信路徑或在現(xiàn)場裝置之間建立通信路徑。然而，這種任務會需要大量工作，尤其是在潛在爆炸性設施中。將由配置過程或維護過程導致的設施或設施的一部分的非生產時間減到最少是重要的。因此，無線解決方案，即，將無線技術用于現(xiàn)場裝置之間或操作員面板與現(xiàn)場裝置之間的通信，對于現(xiàn)場裝置的工業(yè)接口的電纜連接來說將被認為是優(yōu)選的。
[0007]從DE 600 18 072 T2已知了可用于潛在爆炸性區(qū)域中的無線現(xiàn)場裝置。在此公開中揭露的優(yōu)選實施例中，考慮了功率或能量的減小的可用性。在發(fā)射器單元不發(fā)送出任何無線電信號的時期期間預先存儲能量的能量緩沖器被提供在現(xiàn)場裝置中以提供發(fā)送出無線信號所需的能量。還規(guī)定在能量供應不再充足時將會停止無線操作。這實現(xiàn)無誤的數(shù)據傳輸，而原本在終止無線電傳輸?shù)那闆r下，不可能實現(xiàn)無誤的數(shù)據傳輸。然而，現(xiàn)場裝置必須完全重新設計以實現(xiàn)無線通信。
[0008]根據現(xiàn)有技術，已知許多不同無線轉接器，所述無線轉接器可產生或擴展現(xiàn)場裝置的無線能力。例如，存在USB無線轉接器，所述USB無線轉接器可連接到計算機的USB接口，且用于與其它現(xiàn)場裝置和/或控制面板進行無線通信。然而，因為性能特性和防爆安全性質不符合上述要求，這些無線轉接器無論如何不適用于工業(yè)設施中的潛在爆炸性區(qū)域。

【發(fā)明內容】

[0009]本發(fā)明的基本問題是，找到一種用于潛在爆炸性區(qū)域中的本質安全的無線轉接器，該無線轉接器可連接到現(xiàn)場裝置，尤其雙線式現(xiàn)場裝置，的現(xiàn)有工業(yè)接口。
[0010]該問題由以下得以解決:
[0011]連接器元件具有若干接觸元件，其中接觸元件連接到無線轉接器中的印刷電路板，
[0012]第一接觸元件用于向無線轉接器供應能量，
[0013]能量緩沖器被提供在印刷電路板上處于第一接觸元件的下游，
[0014]連接器元件具有第二接觸元件，該第二接觸元件用于在現(xiàn)場裝置與無線轉接器之間傳輸數(shù)據，
[0015]在每一狀況下，存在始終處于第一接觸元件的下游的至少一個限制電阻器和處于第二接觸元件的下游的至少一個限制電阻器，
[0016]加密單元被集成在無線轉接器中，該加密單元用于保護無線信道(20)以防被分接和/或操縱，
[0017]以及
[0018]電阻器、加密單元和能量緩沖器全部通過灌注化合物來封裝。
[0019]通過構造上的措施來確保防爆的諸如壓力封裝式外殼、或砂、灌注化合物或油封裝等保護類型對于無線轉接器來說不是優(yōu)選的，這是因為該單元根據其預期用途而導電性地設計有接觸表面，通過所述接觸表面，轉接器可被附接到接口。
[0020]該應用案例的替代是由所謂的本質安全的電路設計來提供，該本質安全的電路設計確保由以下提供保護以防火花:暴露到潛在爆炸性介質的導體上的電流、功率和電壓被限制到安全值。
[0021]限制電阻器結合灌注化合物防止火花的風險。電接口因此符合現(xiàn)場裝置的本質安全性的相關要求。如果對于兩個元件之間的預定距離電壓超過規(guī)定的閾值，那么可發(fā)生火花。在空氣中且在標準條件(例如，大氣壓)下，在發(fā)生火花的電閃絡之前，需要約3000伏/毫米。因此，通過限制電壓來避免火花。這例如需要使用電阻器。當尤其使用能量緩沖器時，這些電阻器的放置和大小是至關重要的，這是因為在能量緩沖器中收集的能量可能足以產生點燃火花。灌注化合物被用于減小火花的風險，這是因為灌注化合物的電閃絡電壓顯著高于空氣的電閃絡電壓。通過使用適當?shù)墓嘧⒒衔铮词鼓芰烤彌_器中的能量的量超過點燃曲線的極限值，甚至也允許在本質安全的環(huán)境中使用大型能量緩沖器。此處，通過灌注還是注射成型工藝，例如所謂的熱熔工藝還是經典塑料注射成型，將封閉灌注化合物涂覆到印刷電路板不與保護效果相關。如果使用注射成型工藝，那么潛在的高工藝溫度和工藝壓力可使得有益于最初經由初始低溫灌注來保護無線轉接器的印刷電路板免受注射成型工藝的較高溫度和工藝壓力。
[0022]使用注射成型工藝(該工藝還用于普通塑料殼)的優(yōu)點在于，可使用具有高化學抗性或溫度抗性的材料，而所述高化學抗性或溫度抗性則例如不能通過可在低溫下使用的澆鑄樹脂來實現(xiàn)。在這狀況下，灌注材料除封裝的功能外，還可承擔封閉殼的功能?；诠柰?、聚氨酯和/或環(huán)氧樹脂的灌注材料優(yōu)選用作無線轉接器中的灌注化合物。出于該目的，例如，在2014年可獲得Wacker的商品名為Silgel的硅酮橡膠、WEVO-CHEMIE GmbH的商品名為 Wevorpur 403FP 和 / 或 Lackwerke Peters GmbH+Co KG 的商品名為 Wepuran VU4452/61HE的聚氨酯灌注化合物，以及Henkel AG&C0.KGaA的商品名為Stycast-2651的環(huán)氧樹脂。
[0023]從現(xiàn)有技術已知有解決方案，其中，例如，發(fā)光二極管經由注射成型工藝而封閉在連接器中。
[0024]根據本發(fā)明，灌注材料結合還被封裝的電阻性限制電阻器在防爆的區(qū)域中執(zhí)行保護任務，且進行保護以防諸如潮濕的環(huán)境影響。
[0025]在根據本發(fā)明的無線轉接器的發(fā)展中，提供了 DC轉換器，該DC轉換器處于能量緩沖器的下游，其中DC轉換器用于控制可用于無線電路的電壓。DC轉換器還用于即使在能量緩沖器的電壓，例如由于在無線傳輸期間從緩沖器提取能量，而波動時，也保持電壓恒定。DC轉換器的使用還使得可能調適需要不同操作電壓的無線電路。
[0026]在優(yōu)選實施例中，能量緩沖器以第一操作電壓操作，無線電路以第二操作電壓操作，以及DC轉換器將第一操作電壓轉換為第二操作電壓。在能量緩沖器和無線電路的操作電壓固定的情形下，可使用簡單的不可變的電壓轉換器。
[0027]在根據本發(fā)明的無線轉接器的有利發(fā)展中，提供了用于監(jiān)視能量緩沖