特開 2024-155885 ユニバーサルインタフェース

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155885

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】ユニバーサルインタフェース

(51)【国際特許分類】

   G08C 17/00 20060101AFI20241024BHJP

   G08C 19/00 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

G08C17/00 Z

G08C19/00 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024068326

(22)【出願日】2024-04-19

(31)【優先権主張番号】23168841

(32)【優先日】2023-04-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】311017474

【氏名又は名称】ゲオルク フィッシャー ローアライトゥングスズュステーメ アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｇｅｏｒｇ Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｒｏｈｒｌｅｉｔｕｎｇｓｓｙｓｔｅｍｅ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｅｂｎａｔｓｔｒａｓｓｅ １１１，ＣＨ‐８２００ Ｓｃｈａｆｆｈａｕｓｅｎ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】エルマー フーフシュミット

(72)【発明者】

【氏名】トーマス ハルトマン

(72)【発明者】

【氏名】カリン チオバヌ

(72)【発明者】

【氏名】ユアゲン シュトゥンプ

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ クラインブルックナー

【テーマコード（参考）】

2F073

【Ｆターム（参考）】

2F073AA01

2F073AA21

2F073BB01

2F073BC02

2F073BC04

2F073CC03

2F073CD11

2F073DD01

2F073EE12

2F073FF01

2F073FF03

2F073FF08

2F073GG04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高い伝達レートでの確実かつ簡単なデータ伝達を可能にし、しかもコンパクトかつ低コストで製造可能なセンサ装置を提案する。
【解決手段】液体および気体の特性を測定するセンサ装置であって、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素とを含んでおり、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素とは互いに解離可能に結合可能であり、センサ装置は誘導式インタフェースによって形成されたガルバニックに絶縁されたインタフェースおよび／またはガルバニックに結合されたインタフェースを有しており、ガルバニックに絶縁されたインタフェースおよび／またはガルバニックに結合されたインタフェースは専ら検査ヘッド収容要素から検査ヘッドへのエネルギ伝送のために用いられ、センサ装置は検査ヘッドと検査ヘッド収容要素との間の双方向データ伝送のために少なくとも１つの光学式インタフェースまたは少なくとも１つのＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースを有している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体および気体の特性を測定するセンサ装置（１）であって、
検査ヘッド（２）と検査ヘッド収容要素（３）とを含んでおり、前記検査ヘッド（２）と前記検査ヘッド収容要素（３）とは、互いに解離可能に結合可能であり、前記センサ装置（１）は、誘導式インタフェース（４）によって形成された、ガルバニックに絶縁されたインタフェースおよび／またはガルバニックに結合されたインタフェースを有しており、前記ガルバニックに絶縁されたインタフェース（４）および／または前記ガルバニックに結合されたインタフェースは、専ら、前記検査ヘッド収容要素（３）から前記検査ヘッド（２）へのエネルギ伝送のために用いられる、センサ装置（１）において、
前記センサ装置（１）が、前記検査ヘッド（２）と前記検査ヘッド収容要素（３）との間の双方向データ伝送のために少なくとも１つの光学式インタフェース（５）または少なくとも１つのＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェース（８）を有している、
ことを特徴とするセンサ装置（１）。

【請求項2】

前記光学式インタフェースのそれぞれ１つの送信器（６）および受信器（７）が、前記検査ヘッド（２）および前記検査ヘッド収容要素（３）に配置されている、請求項１記載のセンサ装置（１）。

【請求項3】

前記誘導式インタフェース（４）は、導体路を有しているプリント基板（４）によって形成されている、請求項１記載のセンサ装置（１）。

【請求項4】

前記誘導式インタフェース（４）の前記プリント基板は、互いに平行に対向して配置されている、請求項３記載のセンサ装置（１）。

【請求項5】

前記誘導式インタフェース（４）の前記プリント基板はそれぞれ、前記検査ヘッド（２）および前記検査ヘッド収容要素（３）の端面に対して平行に配置されている、請求項１記載のセンサ装置（１）。

【請求項6】

前記光学式インタフェースの前記送信器（６）および前記受信器（７）は、前記誘導式インタフェース（４）とは異なるプリント基板（１１）に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項7】

前記光学式インタフェース（５）の前記送信器（６）は、ＬＥＤによって形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項8】

前記検査ヘッド（２）および前記検査ヘッド収容要素（３）は、円筒形に形成されており、かつ互いに差込み可能、回転可能、またはねじ込み可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項9】

前記光学式インタフェース（５）は、前記検査ヘッド（２）および前記検査ヘッド収容要素（３）の端面側に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項10】

前記光学式インタフェース（５）の前記送信器（６）および前記受信器（７）は、長手方向軸線（１０）に対して平行に配向されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項11】

前記光学式インタフェース（５）の前記送信器（６）および前記受信器（７）は、前記長手方向軸線（１０）に対して直角に配向されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【請求項12】

前記センサ装置（１）は、光信号のより良好な識別もしくはより容易な位置決めのために光導体（９）を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンサ装置（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体および気体の特性を測定するセンサ装置であって、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素とを含んでおり、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素とは、互いに解離可能に結合可能であり、センサ装置は、誘導式インタフェースによって形成された、ガルバニックに絶縁されたインタフェースおよび／またはガルバニックに結合されたインタフェースを有しており、ガルバニックに絶縁されたインタフェースおよび／またはガルバニックに結合されたインタフェースは、専ら、検査ヘッド収容要素から検査ヘッドへのエネルギ伝送のために用いられる、センサ装置に関する。

【0002】

液体および気体ならびにそれらの特性の分析ために、しばしばセンサが使用され、これらのセンサでは、検査ヘッドもしくはセンサが、対応する収容要素と解離可能に対にされており、この収容要素は同様に、ケーブルを介して評価ユニットに固定的に結合されている。収容要素には、ほんの数例を挙げると、たとえばｐＨセンサ、レドックスセンサ、塩素センサ、濁度センサのような種々異なる検査ヘッドを接続することができる。基本的には、液体および気体の分析のために使用可能であるあらゆる種類のセンサを、収容要素に接続することができる。このようなセンサはしばしばクリーニングされ、較正され、調整されるべきであり、したがって２つの部分から成る構成が有利であり、検査ヘッドは収容要素から簡単に取り外し可能である。さらに、既に上述したように、これによって、種々異なる検査ヘッドが収容要素に結合され、これによって、液体または気体の種々異なる特性を分析するために、収容要素が固定的に接続された同一の評価ユニットを使用することができ、検査ヘッドだけが交換されればよい。

【0003】

欧州特許出願公開第１５６５８９８号明細書に開示されたモジュール式評価ユニットでは、センサモジュールと電子モジュールとが、エネルギ伝送にもデータ伝送にも使用される誘導式インタフェースを有しており、電子モジュールは、エネルギ供給のために送受信ステーションに、供給線路を介して接続されており、データ交換が誘導式に行われる。

【0004】

独国特許出願公開第１０２０１９１１８７１２号明細書は、ガルバニックに絶縁された接続を介して測定システムに結合されているセンサを開示している。センサと測定システムとの間のデータ伝送は第１の誘導式インタフェースを介して行われ、測定システムとセンサとの間のエネルギ伝送は第２の誘導式インタフェースを介して行われる。

【0005】

上述した従来技術では、データもエネルギも、それぞれ誘導式インタフェースを介して伝送される。このことは、この種類の結合箇所がほとんどトレランスを許容しない、という欠点を有している。なぜなら、両コイルの間の距離のほんの僅かな増大が、データ伝達を妨害すること、または伝送レートを著しく低下させることがあるからである。

【0006】

本発明の課題は、高い伝達レートでの確実かつ簡単なデータ伝達を可能にし、しかもコンパクトかつ低コストで製造可能なセンサ装置を提案することである。

【0007】

上述の課題は、本発明によれば、センサ装置が、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素との間の双方向データ伝送のために少なくとも１つの光学式インタフェースまたは少なくとも１つのＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースを有していることによって解決される。

【0008】

本発明によるセンサ装置は、液体および気体の特性を測定するために使用される。センサ装置は、センサとして構成されている検査ヘッドを含んでいる。ここでは、液体および気体の分析に適したあらゆる可能な種類のセンサが使用可能である。センサ装置は、同様に検査ヘッド収容要素を含んでおり、この検査ヘッド収容要素は、検査ヘッドと再び解離可能に結合可能である。本発明によるセンサ装置は、エネルギ伝送のために、好適には、誘導式インタフェースによって形成された、ガルバニックに絶縁されたインタフェースを有している。択一的に、本発明によるセンサ装置は、エネルギ伝送のために、ガルバニックに結合されたインタフェースを有しており、ガルバニックに結合されたインタフェースは、好適には検査ヘッドと検査ヘッド収容要素との間の金属製の接触接続部によって形成されている。そのためにそれぞれ検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素に、金属性の導電性の薄板が配置されており、これが、センサ装置の両コンポーネントを接合する際に互いに接触するのが有利であることが判明している。これによって、たとえば、エネルギを大量に消費するセンサ要素に対する、さらに高速のエネルギ伝送が可能となる。当然、ガルバニックに結合されたインタフェースが他の形態で構成されていてもよく、これに対して１つのガルバニック要素が好適には検査ヘッドに配置されており、もう１つのガルバニック要素が検査ヘッド収容要素に配置されており、このような、ガルバニックに結合されたインタフェースが本発明によるセンサ装置に設けられている場合には、同様に互いに再び解離可能に結合可能である。さらに、センサ装置が、誘導式インタフェースによるガルバニックに絶縁されたインタフェースと、ガルバニックに結合されたインタフェースとを有することも可能であり、この場合、２つのインタフェースは、両方がセンサ装置に配置されている場合であっても、これらのインタフェースの一方だけが本発明によるセンサ装置に配置されている場合であっても、それぞれ専らエネルギ伝送のために用いられる。本発明によるセンサ装置は、双方向データ伝送のための、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素との間の少なくとも１つの光学式インタフェース、または双方向データ伝送のための、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素との間の少なくとも１つのＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースを有している。当然、双方向データ伝送とは、２つの単方向データ伝送のことでもある。この場合、検査ヘッドにおけるＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースも、検査ヘッド収容要素におけるＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースも、携帯電話、コンピュータまたはタブレットのようなモバイル通信端末とのデータ伝達に適しており、さらに測定端末、制御システムまたは較正機器との通信にも適している。

【0009】

好ましい実施形態では、光学式インタフェースのそれぞれ１つの送信器および受信器が、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素に配置されており、これによって双方向データ伝送が保証される。すなわち、検査ヘッドにも検査ヘッド収容要素にも、送信器および受信器が配置されており、かつ対応する相補要素が、センサ装置の他のコンポーネントに、対向して配置されている。

【0010】

さらに、光学的な双方向データ伝送は、データの品質が検査されるという利点を有している。すなわち、受信されたデータが、送信されたデータに対応しない場合、または信号品質の偏差におけるトレランスを超える場合には、これが検出され、たとえば検査ヘッドがクリーニングされなければならない、または検査ヘッドを新たに調整する必要があるといった、対応する通知が行われる。

【0011】

当然、ホールセンサ、ＧＭセンサまたはＭＩセンサによるデータ伝送も考えられる。

【0012】

誘導式インタフェースが、導体路を有しているプリント基板によって形成されているのは、有利な実施形態であることが判明している。このことは、高速エネルギ伝送時のセンサ装置のコンパクトで極めて頑丈な構造様式を可能にする。

【0013】

誘導式インタフェースを形成する複数のプリント基板が、互いに平行に対向して配置されているのが有利であることが判明している。

【0014】

誘導式インタフェースの少なくとも１つのプリント基板が検査ヘッドに配置されており、誘導式インタフェースの少なくとも１つの別のプリント基板が検査ヘッド収容要素に配置されているのが有利である。

【0015】

誘導式インタフェースのそれぞれ２つのプリント基板が、検査ヘッドと検査ヘッド収容要素とに配置されているのは、さらなる有利な構成であることが判明しており、このことは、より高速のエネルギ伝送を可能にする。これによって２つの誘導式インタフェースが形成される。

【0016】

好適には、誘導式インタフェースのこれらのプリント基板は、互いに面状に配向されている。誘導式インタフェースのこれらのプリント基板が、センサ装置の長手方向軸線に対して平行に延在しているのが有利である。

【0017】

誘導式インタフェースのこれらのプリント基板が、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素の端面に対して平行に延在しているのは、さらなる有利な構成であることが判明している。

【0018】

好適には、光学式インタフェースの送信器は、ＬＥＤによって形成されている。これによって同様に、光学式インタフェースのコンパクトでかつエネルギ節約型の実現が可能となる。

【0019】

検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素が、円筒形に形成されており、かつ互いに差込み可能、回転可能、またはねじ込み可能であるのが有利であることが判明している。

【0020】

好適には、光学式インタフェースは、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素の端面側に配置されている。これによって、センサ装置のコンパクトな構造が可能になる。

【0021】

さらなる有利な構成として、光学式インタフェースは、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素の、長手方向軸線に対して平行にかつ互いに平行に延在している面に配置されている。これによって、光学式インタフェースの送信器および受信器は、長手方向軸線に対して直角に配向されている。

【0022】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースの使用時に、このＢｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースが、光学式インタフェースを配置する代わりに配置されているのが有利である。

【0023】

光学式インタフェースの送信器および受信器が、軸線方向で対向して配置されているのが好ましい実施形態であることが判明している。これによって、送信器と受信器との間の距離を最適に調整することができ、データの良好な品質と同様に高速データ伝送を提供することができる。

【0024】

光学式インタフェースが、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素の端面側に配置されており、かつ送信器および受信器が、長手方向軸線に対して平行に配向されている別個のプリント基板に配置されているのも有利であることが判明している。

【0025】

好適には、光学式インタフェースの送信器および受信器は、誘導式インタフェースとは異なるプリント基板に配置されている。

【0026】

すなわち、検査ヘッドの送信器および受信器も、検査ヘッド収容要素のセンサおよび受信器も、それぞれ、検査ヘッドおよび検査ヘッド収容要素における誘導式インタフェースの導体路とは異なるプリント基板に配置されているのが有利である。

【0027】

本発明によるセンサ装置が、光信号をより良好に案内するために光導体を有しているのは有利である。これによって、光学式インタフェースの送信器および受信器のよりフレキシブルな配置が可能になる。したがって、たとえばＬＥＤの送信器の信号を光導体によって伝送することができる。

【0028】

すべての構成手段は、互いに自由に組み合わせ可能である。

【0029】

図面を参照しながら、本発明の実施例について記載し、ここで本発明は図示の実施例にのみ制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】光学式インタフェースが端面側に配置されているセンサ装置を概略的に示す図である。

【図2】光学式インタフェースが、センサ装置の、相互に平行に延在する面に配置されているセンサ装置を概略的に示す図である。

【図3】光導体を有する別個のプリント基板上のＬＥＤの配置を概略的に示す図である。

【0031】

図１に示された図面は、検査ヘッド２と検査ヘッド収容要素３とを有するセンサ装置１の概略図を示しており、これら２つの部品のどちらの端部が溝によって形成されているのかまたは突起によって形成されているかは重要ではないので、両端部はそれぞれ両方の参照番号を有している。図１および図２に示された実施形態は、検査ヘッド２および検査ヘッド収容要素３の端部を示しており、これらは、さね継ぎを有しており、相互に係合している。センサ装置１は、プリント基板４上の導体路によって形成されている誘導式インタフェース４を有している。図１および図２に示された実施形態は、長手方向軸線１０に対して平行に延在する、２つの、ガルバニックに絶縁されたインタフェース４を有している。これらのインタフェース４は、相互に平行に、かつ長手方向軸線１０に対して平行に延在しているプリント基板４によって形成され、これらのプリント基板４は導体路を専ら誘導式のエネルギ伝送のために有している。図１および図２には、このようなプリント基板４のそれぞれ２つの対が示されているが、当然、誘導式インタフェースを形成する１つの対だけでもよいし、誘導式インタフェースのためにさらに別のプリント基板を使用することも可能である。図１の概略図では、光学式インタフェース５は端面側に配置されており、その配向は、データ伝送に用いられる長手方向軸線に対して平行である。双方向データ伝送を保証するために、２つの光学式インタフェース５が設けられるべきである。択一的に光学式インタフェース５が、図２に示されているように、検査ヘッド２および検査ヘッド収容要素３において、長手方向軸線１０に対して平行に延在する面に配置されていてもよい。光学式インタフェース５は、図２では、長手方向軸線に対して直角に配向されている。択一的に、光学式インタフェース５の代わりに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェース８を使用することもできる。

【0032】

図３は、本発明によるセンサ装置１の概略図を示しており、ここでは、光学式インタフェース５の光信号を伝送するために、光導体９が使用される。図示の場合には、光導体９を用いて送信器６の信号が、受信器７がこの信号を問題なく検出することができるように投影される。さらに、図３に示された実施形態では、誘導式インタフェースのプリント基板４は、検査ヘッド２および検査ヘッド収容要素３の端面に対して平行に延在している。光学式インタフェース５の送信器は、好適にはＬＥＤであり、光導体９に結合されている。送信器および受信器７が、誘導式インタフェース４の導体路とは異なるプリント基板４に配置されているのが有利であることが判明している。送信器６および受信器７のプリント基板１１が、誘導式インタフェースのプリント基板４に対して９０°の角度で位置しているのが有利であることが判明している。ここで、図３のプリント基板４，１１の配置構成は例示的なものにすぎず、送信器および受信器が別個のプリント基板上にある、または誘導式インタフェースの導体路と同じプリント基板上にない別の配置が考えられる。図１～図３には、ガルバニックに結合されたインタフェースは示されていないが、このインタフェースが従来の金属製の要素によって形成されており、これらの要素のうちのそれぞれ少なくとも１つが、検査ヘッド２に配置されており、少なくとも１つが、検査ヘッド収容要素３に配置されていることが自明である。

【符号の説明】

【0033】

１ センサ装置
２ 検査ヘッド
３ 検査ヘッド収容要素
４ 誘導式インタフェース／プリント基板
５ 光学式インタフェース
６ 送信器 光学式インタフェース
７ 受信器 光学式インタフェース
８ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
９ 光導体
１０ 長手方向軸線 センサ装置
１１ プリント基板

【図1】

【図2】

【図3】

【外国語明細書】