模块化现场设备的制作方法

本发明涉及一种模块化现场设备，其可以容易且安全地生产。

背景技术：

1、在自动化技术中，例如，对于大型工业工艺设施，经常应用现场设备，其用于记录工艺介质的相关工艺参数。合适的测量原理适用于记录工艺参数。对应的传感器尤其应用于极限水平测量设备、填充水平测量设备、流量计、压力和温度测量设备、ph-氧化还原电位测量设备、电导率测量设备等。它们在工艺介质所在的容器、管道或管子中记录所关注的工艺参数，例如填充水平、流量、压力、温度、ph值、氧化还原电位、电导率或介电值。大量这样的现场设备由endress+hauser公司制造和销售。

2、现场设备越来越多地被模块化设计。对于现场设备的情况来说，模块化设计意味着，不同的现场设备类型(诸如：例如，压力测量设备、极限水平测量设备和填充水平测量设备)部分地由相同的模块或部件构成。特别是，在执行更高级功能(诸如：例如，通信或测量数据处理)的那些电子模块的情况下，在不同的现场设备类型中应用相同的部件是有利的。因此，通过使用各个单独部件的模块化设计，在新现场设备类型的开发和制造物流的情况下，可以实现显著的成本降低。

3、然而，由于在现场设备的壳体内部中的可用空间保持恒定的同时，部件(尤其是电子模块)的数量增加，因此这种模块化设计可能使现场设备类型的组装变得困难。同时，各个单独电子模块需要彼此电连接和/或机械连接，并且还与壳体机械连接。因此，如何使所有部件进入给定空间的更复杂的问题使得现场设备的实际生产更加困难。在国际公开wo2019038266 a1中，实际上，公开了一种现场设备，在这种情况中，两个电子模块可彼此机械地连接，并且因此可以在壳体的内部空间中以节省空间的方式布置。然而，没有描述这两个电子模块彼此的合适的电接触。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种模块化现场设备，该模块化现场设备可以容易且安全地在机械以及电气方面进行生产。

2、本发明通过一种现场设备来实现该目的，所述现场设备包括：

3、-壳体，所述壳体具有内部空间，

4、-第一电子模块，所述第一电子模块固定在所述内部空间中，

5、-第二电子模块，所述第二电子模块布置在所述内部空间中，

6、-机械固定件，通过所述机械固定件，所述第二电子模块能够沿着限定的插入向量固定到所述第一电子模块，以形成机械连接，以及

7、-插头接触部，所述第二电子模块经由所述电插头接触部能够对应于在所述插入向量的方向上的所述机械连接与所述第一电子模块电接触，所述电插头接触部具有

8、插头装置和对应于所述插头装置的插座装置，其中所述装置能够被设计为例如smd部件或tht部件，

9、具有表面的第一电路板，所述插头装置或所述插座装置以所述插头或插座平行于所述表面定向的方式布置在所述表面上，以及

10、电路板座，所述电路板座布置在所述两个电子模块中的一个电子模块上，并且具有

11、第一引导件，通过所述第一引导件能够与所述插入向量平行地引导所述第一电路板；以及

12、至少一个端部止挡元件，所述至少一个端部止挡元件在所述第一引导件中形成与所述插入向量相反的端部止挡，用于所述第一电路板的对应的插座装置或插头装置。

13、两个所述装置中的未固定到第一电路板的装置对应地布置在未固定有电路板座的电子模块上。在本发明的范围内，电子模块上的机械固定件的设计不是固定地预定的。固定件可包括例如三个均匀分布的接合突片和对应的突出部。

14、本发明的电插头接触部的设计的优点之一是，当将电子模块彼此固定时以及在第一电路板先前插入在第一引导件中期间，没有力施加在第一电路板和位于其上的插座或插头装置之间的焊接部位上。

15、在本发明的上下文中，术语“模块”原则上意指那些电子电路的单独装置或封装，其被提供用于特定应用，例如用于测量信号处理或作为接口。因此，取决于应用，特定模块可以包括用于产生或处理模拟信号的相应模拟电路。然而，模块还可以包括数字电路，诸如fpga、微控制器或与对应程序协作的存储介质。在这种情况中，程序被设计用以执行所需的方法步骤，并且因此应用所需的计算机操作。在这种情景中，在本发明的范围内，潜在的是，单元的不同电子电路可能还使用共享的物理存储器，或者通过相同的物理数字电路来操作。在这种情况中，模块内的不同电子电路是布置在共享的电路板上还是布置在多个相连接的电路板上并不重要。

16、当上面布置有电路板座的电子模块安置基于与插入向量正交定向的第二电路板时，电路板座和对应的插座或插头装置需要相对于插入向量布置在第二电路板后方或上方，以便可以完成电插头接触部。在这种情况下，有利的进一步发展规定，电路板座特别设计为用于第二电路板的灌封化合物形式的一体部件。这减少了所需部件的数量。

17、此外，有利地是，本发明的电路板座在上面布置有对应的装置的第一电路板的那一表面的侧面上具有与插入向量正交地延伸的轭。在这种情况下，当第一电路板经由柔性电路板或柔性电缆与第二电路板电连接时，电缆可以在制造期间以围绕所述轭的限定环的形式被引入。以此方式，电缆或柔性电路板充分固定，以便不再能够易于损坏。此外，轭可以在结构上设计成使得其在电路板座中围绕内表面，该内表面小于第一电路板上的对应的装置的最小可能范围。这防止将第一电路板从错误一侧推入到第一引导件中。

18、为了在插入向量的方向上将第一电路板固定在电路板座中，可以与第一电路板的上面布置有对应的装置的那一表面相对地设置接合钩。在这种情况下，接合钩在插入向量的方向上在第一引导件中提供在接合之后用于第一电路板的对应的端部止挡。特别地是，在具有接合钩的这种设计的情况下，有利地是，电路板座形成第二引导件，该第二引导件相对于第一电路板的表面正交地引导对应的插头装置或插座装置。这有助于接合。此外，有利地是，处于接合状态的接合钩在正交于第一电路板的表面的方向上在第一电路板上施加压缩力。以这种方式，第一电路板被固定在第一引导件内的限定位置中(尽管可能存在过量公差)，使得便于完成插头接触部。

19、为了生产本发明的现场设备，需要如下的最少方法步骤：

20、-将所述第一电路板插入到所述电路板座的所述第一引导件的引导槽中，

21、-将所述第二电子模块机械连接并电连接到所述第一电子模块，其中

22、所述插座装置相对于所述插入向量定向，使得与所述插头装置对准，并且

23、所述第二电子模块在所述插入向量的方向上被引导，以完成机械和电气插接，以及

24、-将所述第一电子模块固定在所述现场设备的所述壳体的内部空间中。

技术特征：

1.一种现场设备，包括：

2.根据权利要求1所述的现场设备，其中，所述电路板座（154）包括第二引导件（1543a、1543b），所述第二引导件（1543a、1543b）被设计用以正交地相对于所述第一电路板（153）的所述表面引导对应的所述插头装置或插座装置（151、152）。

3.根据权利要求1或2所述的现场设备，其中，上面布置有所述电路板座（154）的所述电子模块（12、13）包括第二电路板（16），所述第二电路板（16）与所述插入向量（a）正交地定向，并且/或者其中，所述电路板座（154）和对应的所述装置（151、152）相对于所述插入向量（a）布置在所述第二电路板（16）后方或上方。

4.根据权利要求3所述的现场设备，其中，所述电路板座（154）被设计为用于所述第二电路板（16）的灌封形式的部件。

5.根据权利要求3或4所述的现场设备，其中，所述电路板座（154）在所述第一电路板（153）的上面布置有对应的所述装置（151、152）的表面的侧面上具有与所述插入向量（a）正交地延伸的轭（1544），并且其中，所述第一电路板（153）的这一表面经由柔性电路板或柔性电缆与所述第二电路板（16）电连接。

6.根据权利要求5所述的现场设备，其中，所述轭（1544）在所述电路板座（154）中围绕内表面，所述内表面小于所述第一电路板（153）上的对应的所述装置（151、152）的最小范围。

7.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备，其中，所述电路板座（154）包括与所述第一电路板（153）的上面布置有对应的所述装置（151、152）的表面相对的接合钩（1545），使得所述接合钩（1545）在所述插入向量（a）的方向上在所述第一引导件（1541a、1541b）中形成在接合之后用于所述第一电路板（153）的端部止挡。

8.根据权利要求7所述的现场设备，其中，所述接合钩（1544）被设计成使得在所述接合状态下，所述接合钩（1544）在正交于所述第一电路板（153）的所述表面的方向上在所述第一电路板（153）上施加压缩力。

9.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备，其中，两个所述装置（151、152）中的至少固定到所述第一电路板（153）的装置被设计为smd部件或tht部件。

10.根据前述权利要求中的至少一项所述的现场设备，其中，所述电子模块（12、13）的所述机械固定件（14）包括至少三个接合突片（141a、141b、141c）和对应的突出部。

11.制造根据前述权利要求中的一项所述的现场设备的方法，包括如下方法步骤：

技术总结本发明涉及一种模块化现场设备(1)，其能够安全制造并且包括以下部件：两个电子模块(12、13)，第一电子模块(12)固定在壳体内部(111)中。第二电子模块(13)能够与所述第一电子模块(12)机械和电连接。用于进行电接触的是由插头装置和对应的插座装置(151、152)组成的插头接触部(15)。所述插头接触部(15)包括印刷电路板(153)和在所述电子模块(12、13)中的一个电子模块上的对应的印刷电路板容座(154)，其中所述装置(151、152)中的一个装置被焊接在所述电路板(153)上。所述印刷电路板容座(154)具有印刷电路板引导件(1541a、1541b)和用于对应的所述装置(151、152)的端部止动元件(1542a、1542b)。这允许所述印刷电路板(153)被插入到所述引导件中，以便制造。然而，由于根据本发明，所述端部止动件(1542a、1542b)形成在所述装置(151、152)上而未形成在所述印刷电路板(153)上，因此没有不期望的力施加在所述印刷电路板(153)和位于所述印刷电路板(153)上的所述装置(151、152)之间的焊接接头上。技术研发人员：罗伯特·施密特受保护的技术使用者：恩德斯豪斯欧洲两合公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26