Aparato eléctrico de campo y módulo de extensión en el aparato eléctrico de campo.

Aparato eléctrico de campo para el empleo en control industrial,

con un alojamiento (2), con al menos una entrada, al menos una salida y con una una disposición de circuito electrónico que tiene un microcontrolador (3), una memoria (4) y una placa de circuito impreso (5), en que por un lado del alojamiento (2) está conformada una abertura (6) para la inserción de un módulo electrónico de extensión (8) que tiene al menos una placa de circuito impreso (7), y en que la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) tiene en una zona de contacto (9) contactos para el establecimiento mecánico y eléctrico de contacto con contactos conjugados unidos a la placa de circuito impreso (7) del módulo de extensión (8), caracterizado porque en la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) está conformado un rebajo (10) de tal modo que un módulo de extensión (8) insertado no tiene, salvo en la zona de contacto (9), ninguna unión conductora con el aparato de campo (1), en que la zona de contacto (9) se encuentra en una posición de montaje hundida, de modo que se garantiza una separación de potencial segura entre el interior del aparato y un usuario.

Aparato eléctrico de campo y módulo de extensión para inserción en el aparato eléctrico de campo La invención se refiere a un aparato eléctrico de campo para el empleo en control industrial, con un alojamiento, con al menos una entrada, al menos una salida y con una disposición de circuito electrónico que tiene un microcontrolador, una memoria y una placa de circuito impreso, en que por un lado del alojamiento está conformada una abertura para la inserción de un módulo electrónico de extensión que tiene al menos una placa de circuito impreso y en que la placa de circuito impreso del aparato eléctrico de campo tiene en una zona de contacto contactos para el establecimiento mecánico y eléctrico de contacto con contactos conjugados unidos a la placa de circuito impreso del módulo de extensión. Junto a ello, la invención se refiere además a una unidad de aparato que consta de un aparato eléctrico de campo y de un módulo de extensión para inserción en el aparato eléctrico de campo, en que el módulo de extensión comprende un alojamiento y una disposición de circuito electrónico que tiene una placa de circuito impreso.

Los aparatos eléctricos de campo se emplean en diversas variantes en el ámbito de la automatización para el control de instalaciones y máquinas. Una parte central de la automatización es aquí el sistema de control, que se comunica con los distintos sensores y actuadores, que vigilan, controlan y regulan el respectivo proceso. Para la comunicación sin problemas entre el proceso y el sistema de control es necesaria a menudo una adaptación de señales, para lo que se emplean aparatos eléctricos correspondientes, que son denominados entonces aparatos de campo debido a su disposición por el lado de campo. Funcionalmente, tales aparatos de campo pueden ser denominados también en general convertidores de señales, en que los convertidores de señales proporcionan por ejemplo una adaptación de señales para señales digitales, analógicas, en serie o de corriente o respectivamente tensión eléctrica entre el lado de campo y el lado de control. Los aparatos eléctricos de campo, que pueden ser denominados también componentes de interfaz, sirven entonces por regla general también para la separación de potencial entre las diversas formas de señal y planos de tensión eléctrica de las señales que se encuentran entre sí. Los aparatos eléctricos de campo pueden servir por ello también para separar, amplificar o transformar las distintas señales.

En el marco de la presente invención, por aparatos eléctricos de campo se entienden, junto a los componentes de interfaz o respectivamente convertidores de señales anteriormente descritos, en particular interfaces de relé en forma de relés electromecánicos de carga o de seguridad y módulos de optoacoplamiento así como convertidores modulares para la técnica de medición, control y regulación, tales como por ejemplo convertidores de temperatura o de frecuencia.

Cuando aparatos eléctricos de campo de este tipo están unidos por una línea de bus con el sistema de control de nivel superior, la configuración de los aparatos de campo puede producirse directamente por el bus mediante el sistema de control. A menudo ocurre sin embargo que se emplean aparatos eléctricos de campo como así denominados aparatos autónomos, es decir que los aparatos de campo o bien no tienen ninguna conexión de bus o no están conectados a un bus. La configuración de aparatos de campo de este tipo debe producirse entonces directamente en el aparato mismo.

Para aparatos de campo sencillos, que tienen sólo una funcionalidad limitada y con ello también sólo un número limitado de parámetros a ajustar, la configuración de los aparatos de campo se produce a menudo mediante interruptores de codificación giratorios, potenciómetros o interruptores DIP (del inglés "Dual In-line Package", con encapsulamiento dual en línea) . Los aparatos eléctricos de campo con una complejidad más elevada tienen a menudo una pieza de mando con un teclado y una pantalla para ajustar y visualizar los distintos parámetros. Debido al espacio que está a disposición, por regla general sólo de forma limitada, para el teclado y la pantalla, la mayoría de las veces están disponibles sólo dos o tres teclas para la introducción de los distintos parámetros, de modo que una configuración completa del aparato de campo es muy laboriosa.

Debido a la funcionalidad creciente de los aparatos eléctricos de campo, la configuración de los aparatos de campo también se hace más compleja, de modo que un mando y configuración con ayuda de elementos de mando colocados directamente en el aparato de campo es muy difícil. La miniaturización en constante avance lleva además de ello a que bajo puntos de vista practicables o respectivamente ergonómicos es posible cada vez más raramente realizar la interfaz de mando directamente en el aparato de campo. En la práctica, la configuración se produce por ello en aparatos eléctricos de campo con complejidad media o alta por regla general mediante un software de mando, para lo que los aparatos de campo deben ser unidos sin embargo a un ordenador o a un ordenador portátil.

Problemas adicionales aparecen en caso de fallo o de mantenimiento, ya que entonces los parámetros deben ser leídos de forma laboriosa desde el aparato de campo defectuoso a través de la pantalla o deben ser extraídos de la documentación del equipo y traspasados a un nuevo aparato de campo. La transmisión de datos mediante un software de mando disminuye ciertamente el esfuerzo de introducción de parámetros, pero requiere sin embargo el empleo de un ordenador y por regla general la presencia de personal correspondientemente formado.

Un aparato de campo descrito al principio es conocido a partir del documento WO 2006/013155 A1. En el aparato de campo conocido, dentro de un alojamiento están dispuestos una pluralidad de componentes de aparato en forma de inserciones de placas de circuito impreso, en que una placa de circuito impreso que sirve como unidad de control tiene, junto a un componente de cálculo, componentes electrónicos y un elemento de memoria fijamente montado, una interfaz para un módulo de extensión en forma de un componente de memoria extraíble. Para la mejor accesibilidad del componente de memoria extraíble, en una pared lateral de alojamiento está prevista una abertura, a través de la que puede ser extraído el componente de memoria.

El documento DE 10 2004 025 484 A1 da a conocer un aparato de campo para la técnica de automatización, con un alojamiento - no representado -, con una interfaz de bus de campo y con una disposición de circuito electrónico que tiene una unidad de cálculo y varias memorias, en que se parte del hecho de que la disposición de circuito electrónico está dispuesta sobre una o varias placas de circuito impreso. Para que el aparato de campo conocido sea apropiado para interfaces estándar de modo sencillo y económico, está prevista una interfaz de comunicación paralela, que está conformada como casilla de inserción estándar para diferentes módulos de interfaz.

El documento DE 101 61 401 A1 da a conocer igualmente un aparato de campo para la determinación y vigilancia de variables de proceso con un sensor de valores de medida y un sistema electrónico de aparato de campo, en que el sistema electrónico de aparato de campo comprende una unidad de control y un módulo de memoria extraíble. El módulo de memoria, que tiene junto a una unidad de memoria una caracterización individual así como elementos de mando y de visualización, está unido a la unidad de control para el intercambio de datos a través de una interfaz.

La presente invención tiene como base la tarea de aumentar de modo sencillo la protección frente a contactos accidentales en un aparato eléctrico de campo descrito al principio.

Esta tarea es resuelta en el aparato eléctrico de campo descrito al principio mediante el recurso de que en la placa de circuito impreso del aparato eléctrico de campo está conformado un rebajo de tal modo que un módulo de extensión insertado no tiene, salvo en la zona de contacto, ninguna unión conductora con el aparato de campo, en que la zona de contacto se encuentra en una posición de montaje hundida, de modo que se garantiza una separación de potencial segura entre el interior del aparato y un usuario.

Está previsto con ello primeramente que el aparato eléctrico de campo tenga para la recepción de un módulo de extensión correspondiente una abertura y para el establecimiento de contacto eléctrico con el módulo de extensión una zona de contacto... [Seguir leyendo]

1. Aparato eléctrico de campo para el empleo en control industrial, con un alojamiento (2) , con al menos una entrada, al menos una salida y con una una disposición de circuito electrónico que tiene un microcontrolador (3) , una memoria (4) y una placa de circuito impreso (5) , en que por un lado del alojamiento (2) está conformada una abertura (6) para la inserción de un módulo electrónico de extensión (8) que tiene al menos una placa de circuito impreso (7) , y en que la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) tiene en una zona de contacto (9) contactos para el establecimiento mecánico y eléctrico de contacto con contactos conjugados unidos a la placa de circuito impreso (7) del módulo de extensión (8) , caracterizado porque en la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) está conformado un rebajo (10) de tal modo que un módulo de extensión (8) insertado no tiene, salvo en la zona de contacto (9) , ninguna unión conductora con el aparato de campo (1) , en que la zona de contacto (9) se encuentra en una posición de montaje hundida, de modo que se garantiza una separación de potencial segura entre el interior del aparato y un usuario.

2. Aparato eléctrico de campo según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de circuito impreso (5) tiene en la zona de contacto (9) un conector hembra (11) para la recepción de contactos macho (12) unidos a la placa de circuito impreso (7) del módulo de extensión (8) .

3. Aparato eléctrico de campo según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa de circuito impreso (5) tiene en la zona de contacto (9) contactos macho (13) para la inserción en un conector hembra (14) unido a la placa de circuito impreso (7) del módulo de extensión (8) .

4. Aparato eléctrico de campo según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, caracterizado porque la abertura (6) para la inserción del módulo electrónico de extensión (8) está dispuesta en el lado frontal (15) del alojamiento (2) , y porque preferentemente en el lado frontal (15) están conformados carriles de guía o aletas de guía (16) que sobresalen hacia el interior del alojamiento (2) para el soporte y el guiado mecánicos de un módulo de extensión (8) a introducir.

5. Aparato eléctrico de campo según una de las reivindicaciones 1 hasta 4, caracterizado porque el microcontrolador

(3) reconoce autónomamente la funcionalidad del módulo de extensión (8) insertado.

6. Aparato eléctrico de campo según la reivindicación 5, caracterizado porque el microcontrolador (3) reconoce el módulo de extensión (8) insertado con ayuda del conexionado de los contactos conjugados del módulo de extensión (8) .

7. Aparato eléctrico de campo según una de las reivindicaciones 1 hasta 6, caracterizado porque el microcontrolador

(3) está unido a los contactos a través de un conjunto de resistencias (17) y preferentemente también a través de un conjunto de diodos (18) .

8. Unidad de aparato que consta de un aparato eléctrico de campo (1) según una de las reivindicaciones 1 hasta 7 y de un módulo de extensión para inserción en el aparato eléctrico de campo, en que el módulo de extensión comprende un alojamiento (19) y una disposición de circuito electrónico que tiene una placa de circuito impreso (7) , caracterizada porque la placa de circuito impreso (7) tiene por un lado frontal (20) contactos conjugados para el establecimiento de contacto eléctrico con contactos unidos a la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) , en que los contactos conjugados son accesibles de tal modo desde fuera del alojamiento (19) que en el estado insertado del módulo de extensión (8) no existe, salvo en la zona de los contactos conjugados, ninguna unión conductora con el aparato de campo (1) .

9. Unidad de aparato según la reivindicación 8, caracterizada porque el alojamiento (19) está hecho de material sintético y la placa de circuito impreso (7) , con excepción de los contactos conjugados, está rodeada por el alojamiento (19) y preferentemente está encastrada por inyección o encapsulada.

10. Unidad de aparato según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque los contactos conjugados están conformados como contactos macho (12) para la inserción en un conector hembra (11) unido a la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) .

11. Unidad de aparato según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque la placa de circuito impreso (7) tiene un conector hembra (14) para la recepción de contactos macho (13) conformados en la placa de circuito impreso (5) del aparato eléctrico de campo (1) .

12. Unidad de aparato según una de las reivindicaciones 8 hasta 11, caracterizada porque por el lado, opuesto a los contactos conjugados, del alojamiento (19) está conformado un campo de etiquetado (21) .

13. Unidad de aparato según una de las reivindicaciones 8 hasta 12, caracterizada porque la placa de circuito impreso (7) está unida a un componente de memoria (23) , en particular una memoria EEPROM o FLASH o una memoria ferromagnética (FRAM, del inglés "Ferromagnetic Random-Access Memor y ", memoria ferromagnética de

acceso aleatorio) , de tal modo que el módulo de extensión (8) tiene la función de una memoria de configuración o de una memoria de largo plazo.

14. Unidad de aparato según una de las reivindicaciones 8 hasta 12, caracterizada porque la placa de circuito

impreso (7) está unida a un transceptor (24) , en particular un transceptor Bluetooth, de modo que el módulo de 5 extensión (8) tiene la función de una interfaz, en particular una interfaz Bluetooth.

15. Unidad de aparato según una de las reivindicaciones 8 hasta 12, caracterizada porque la placa de circuito impreso (7) está unida a un controlador y, por el lado opuesto a los contactos conjugados, a un conector hembra, en particular un conector hembra USB, de modo que el módulo de extensión (8) tiene la función de un adaptador, en particular un adaptador USB.

16. Unidad de aparato según una de las reivindicaciones 8 hasta 15, caracterizada porque por el lado, opuesto a los contactos conjugados, del alojamiento (19) está dispuesto un panel de mando con al menos una tecla (25) y/o una pantalla (26) , en particular una pantalla LCD.