專利名稱：電子儀表的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子儀表，其包括設置在電子室中并且具有電子 禾口/或機電部件的電子設備。
背景技術：
在測量及控制技術中，現(xiàn)在使用大量電子儀表。特別地，例如測 量壓力、溫度、流量和/或料位的測量儀表用于檢查、控制和/或自動操 作復雜過程。這種電子儀表通常具有一個或多個布置在電子室中的電 子設備，這種電子設備包括多個不同的電子和/或機電部件。
在工業(yè)應用中，這些電子儀表常常經歷非常惡劣的環(huán)境條件。于 是，例如存在腐蝕性介質(特別是酸或溶劑)會滲入電子室并引起損 耗的危險，損耗使得重要的電子和/或機電部件被破壞或者甚至被毀滅。 其它可能引起損耗的原因包括震動、振動、極限溫度、甚至致電離輻 射。
通常，電子設備設置在永久封閉的外殼中并且由填料而保護，從 而只有特殊的措施才能夠從外部接近電子設備。于是，只有當電子設 備發(fā)生故障或者完全失效時，才能夠從外部識別電子和/或機電部件的 損耗(諸如可能例如由腐蝕性介質滲入電子室所引起的損耗)。這具 有較大的安全風險，通常僅僅通過定期維護和/或早期替換電子儀表才 能夠避免這種安全風險。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種電子儀表，其自動識別和/或監(jiān)控其電子 和/或機電部件的損耗。為此，本發(fā)明在于一種電子儀表，其包括
- 設置在電子室中且具有電子或機電部件的電子設備；和
- 用于識別和/或監(jiān)控電子和/或機電部件的損耗的裝置，
-- 該裝置包括至少一個設置在電子室中且獨立于電子設備的元
件，
—_該元件具有至少一個依賴于元件的損耗而不可逆地改變的物 理特性
--該裝置包括用于測量該物理特性的電路，且
- 該裝置還包括分析單元，
—_該分析單元基于測量的物理特性而識別和/或監(jiān)控元件的損耗 并提供依賴于損耗的輸出信號。
在一個優(yōu)選實施例中，元件設置在暴露的位置。
在進一步的發(fā)展中，元件包括塑料塊，其至少部分由賤金屬涂層 包圍。
在第一實施例中，元件是分離地構造的電容器，并且特性是電容 器的電容。
在第二實施例中，元件是電阻器。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，裝置提供依賴于損耗的輸出信號。利用該 輸出信號，操作者可以從外部識別是否存在損耗。以這種方式，操作 者可以優(yōu)化維護間隔和/或更換間隔。于是，可以避免不必要的儀表維 護和/或替換，而不會危及安全。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細解釋本發(fā)明及其他優(yōu)點，附圖中給出了兩個實施例。相同的元件在圖中具有相同的附圖標記。附圖中 圖1是本發(fā)明的電子儀表的部分視圖2是電路板，其具有電子設備以及用于確定和/或監(jiān)控電子設備 的部件的損耗的裝置；
圖3是布置在電路板上的電阻器；和 圖4是布置在電路板上的電容器。
具體實施例方式
圖1顯示了電子儀表1的部分視圖。在所示實施例中，電子儀表1 是測量儀表，例如傳感器或測量變送器，其在測量位置(例如，容器
上)安裝在安裝支管3上。這種儀表用于測量及控制技術中的大量應
用中，例如用于測量壓力、溫度或料位。然而，本發(fā)明還可以應用于 其他具有布置在電子室中的電子設備的電子儀表類型。
儀表1具有外殼5。電子室7位于外殼5中，電子設備9布置在電 子室7中。
電子設備9包括多個電子和/或機電部件11，它們例如像圖2所示 那樣布置在電路板13上。電子部件的例子包括無源元件，例如電阻、 電容、晶振等，也可以是有源元件，諸如晶體管、微控制器、存儲芯 片、液晶顯示器等。機電部件的例子包括插塞連接器、連接電纜、繼 電器、開關等。
根據(jù)本發(fā)明，電子儀表1包括用于識別和/或監(jiān)控電子和/或機電部 件11的損耗的裝置15。電子和/或機電部件11的損耗可以是例如由滲 入電子室7的腐蝕性介質(諸如酸或溶劑)而引起的。這種介質破壞 電子和/或機電部件11。這導致電子和/或機電部件11的損耗，并且可 能導致部件11的功能下降。其它可能的引起損耗的原因例如有高溫， 其能導致部件11過早老化；快速的溫度波動，這會導致應力開裂；或 電離射線，這會使塑料變脆或者破壞半導體部件；以及振動和震動，
5這會導致材料疲勞而破裂。裝置15用于識別和/或監(jiān)控由上述原因引起 的損耗，而不必打開電子儀表l。
裝置15包括至少一個布置在電子室7中的元件17。元件17優(yōu)選 布置在電子室7中的暴露位置，從而在給定的情況中，滲入電子室7 的腐蝕性介質或者環(huán)境溫度、致電離射線、機械負載等直接作用于元 件17。適合作為暴露位置的例如是在外殼5中不受到進一步保護措施 (例如，涂層或填料)保護的位置。同樣適合的還有來自滲入介質的 危險特別高的位置(例如在貫穿外殼5的通孔附近)或者在密封件的 區(qū)域中(例如在外殼5的彼此相鄰的零件之間)。元件17具有至少一 個依賴于元件17的損耗而不可逆地改變的物理特性。適合作為元件17 的例如是分離構造的電阻器或電容器。這里可以應用的是例如可在市 場上購得的標準部件。這里，物理特性依賴于元件17的選擇。這里的 例子包括電阻器的依賴于損耗的電阻值或者電容器的依賴于損耗的電 容。
然而，本發(fā)明也可以應用具有其他依賴于損耗的電子、熱力、化 學、光學或機械特性的其他部件類型，例如，涂層部件對于環(huán)境的傳 熱阻抗依賴于涂層隔離、物質的光吸收能力由于化學反應而改變、機 電振蕩器的彈性模數(shù)由于致電離輻射而喪失彈性。
以這種方式，不僅可以檢查由于破壞性條件的長期作用引起的部 件損耗，而且可以檢査由于短期極限狀態(tài)而引起的損耗，其中例如為 了識別和/或監(jiān)控電子儀表1的損耗，考慮由于過高的機械或熱負荷而 引起的元件17中的導體的斷裂。
由于在本發(fā)明中使用元件17的物理特性的不可逆的改變，而該改 變與電子儀表1的操作狀態(tài)無關，從而不僅識別在操作期間發(fā)生的損 耗，而且還識別在運輸、儲存或停工期間發(fā)生的損耗。圖3顯示了元件17a的第一優(yōu)選實施例。它包括具有塑料塊19的 電阻器，該塑料塊例如由聚乙烯或聚苯乙烯制成。優(yōu)選地，使用非常 簡單的塑料，它不耐溶。塊19至少部分由賤金屬(例如，鋁)涂層21 包圍。用作這個元件17的物理特性的是它的電阻R。它例如是通過位 于涂層21兩端上的兩個接線23而檢測的。
元件17a的一個特殊的優(yōu)點在于，電阻R依賴于塑料塊19的損耗 以及金屬涂層21的損耗而改變。以這種方式，利用一個元件17a，可 以發(fā)現(xiàn)和/或監(jiān)控由滲入的侵襲塑料的溶劑引起的損耗以及由滲入的侵 襲金屬的酸引起的損耗。
圖4顯示了元件17b的第二優(yōu)選實施例。它包括分離構成的電容 器。在這個例子中，提供板式電容器，其具有兩個相對的金屬電容板 25和位于其間的電介質27。當然，其它形式和幾何結構同樣可用。用 作這個元件17b的物理特性的是它的電容C，其例如是通過兩個連接各 個電容板25的接線29而檢測的。
在這個元件17b的情況中，特殊的優(yōu)點在于，元件17b的物理特 性(這里是它的電容C)既依賴于電介質27的損耗而改變，也依賴于 金屬電容板25的損耗而改變。以這種方式，利用一個元件17b，可以 發(fā)現(xiàn)和/或監(jiān)控由滲入的侵襲電介質的溶劑引起的損耗以及由滲入的侵 襲金屬的酸引起的損耗。
除了上面提到的由于溶劑和酸引起的損耗之外，利用合適的元件 17還可以識別和/或監(jiān)控其他形式的損耗。于是，為了識別和/或監(jiān)控由
于滲入的致電離輻射而引起的損耗，可以使用半導體作為元件17，其 電導率依賴于作用于其上的致電離輻射而改變；或者使用場效應晶體
管，其中在柵極和源極之間的隔離電阻改變。
例如利用具有隨時間而干燥的電解液的電容器，可以識別和/或監(jiān)
7控由于老化造成的損耗。這個電容器與之相關的電容改變是電子部件 11的期望壽命的量度。
在存在許多不同損耗原因的應用情況中，自然可以使用大量裝置
15，或者不同的元件n可以彼此結合，從而它們例如并聯(lián)或串聯(lián)連接，
并且由元件17構造的電路的一個或多個物理特性得到考慮。
用于識別和/或監(jiān)控損耗的裝置15包括用于測量相關元件17的物 理特性的電路31。與圖3中顯示的元件17a相結合的是連接至接線23 的電阻測量電路。與圖4顯示的元件17b相結合的是連接至接線29的 電容測量電路。這種電路是充分已知的，并且因而這里無需詳細解釋。
另外，裝置15包括分析單元33，其基于測量的物理特性而識別和 /或監(jiān)控部件的損耗，并且提供依賴于損耗的輸出信號S。
輸出信號S可以直接饋送至顯示器35或上位單元37 (例如，控 制室)。于是，輸出信號S可以由操作者從外部獲得，而無需打開電 子儀表l。以這種方式，以非常簡單且成本低廉的方式，可以優(yōu)化維護 間隔，而不會危及安全。
為了識別損耗，分析單元33具有簡單的比較器39，其將測量的物 理特性與預定的參考值比較。參考值是基于由元件17在使用之前具有 的物理特性的輸出值而確定的。如果例如圖3顯示的元件17a的測量電 阻R低于預定的參考值，那么不存在損耗。如果它超過參考值，那么 存在損耗。對于圖4所示的實施例也是類似的。如果圖4所示的元件 17b的測量電容高于預定的參考值，那么不存在損耗。如果它低于參考 值，那么存在損耗。比較器39的輸出信號可以直接用作輸出信號S。
另外，如果期望監(jiān)控損耗，那么分析單元33優(yōu)選地包括信號處理 單元41，例如微控制器，其確定測量的物理特性的時間分布。這個變
8型方案在圖2中由虛線表示。例如，在一段時間中將測量的物理特性 與測量的時刻一起存儲。這里，優(yōu)選地，應用已經結合識別損耗描述 的參考值。優(yōu)選地，基于物理特性的時間分布，例如通過插值計算何 時低于或超過參考值。這里，用作輸出信號S的例如是顯示在達到期
望損耗之前的剩余時間的信號。這個輸出信號s可從外部獲得并且使
得操作者能夠長期規(guī)劃儀表1的維護間隔或可能需要的替換。
本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，儀表1自動識別是否存在損耗。以這種 方式，優(yōu)化儀表1的維護和/或替換。避免了不必要的維護和替換。附圖標記名稱
1電子儀表
3安裝支管
外殼
7電子室
9電子設備
11電子和/或機電部件
13電路板
15裝置
17元件
17a, 17b元件
19塑料塊
21涂層
23接線
25電容板
27電介質
29接線
31用于測量物理特性的電路
33分析單元
35顯示器
37上位單元
39比較器
41信號處理
10
權利要求
1. 一種電子儀表(1)，包括-設置在電子室(7)中且具有電子或機電部件(11)的電子設備(9)；和-用于識別和/或監(jiān)控所述電子和/或機電部件(11)的損耗的裝置(15)，--該裝置具有至少一個設置在所述電子室(7)中且獨立于所述電子設備(9)的元件(17，17a，17b)，---該元件具有至少一個依賴于所述元件(17，17a，17b)的所述損耗而不可逆地改變的物理特性，--該裝置具有用于測量這個物理特性的電路(31)，且--該裝置具有分析單元(33)，---該分析單元基于測量的物理特性而識別和/或監(jiān)控所述元件(17，17a，17b)的損耗并提供依賴于所述損耗的輸出信號(S)。
2. 根據(jù)權利要求l所述的電子儀表(1)，其中，元件(17， 17a，17b)設置在暴露的位置。
3. 根據(jù)權利要求1所述的電子儀表(1),其中，元件(17a)包括塑料塊(19)，該塑料塊至少部分由賤金屬涂層(21)包圍。
4. 根據(jù)權利要求1所述的電子儀表(1)，其中，元件(17b)是分離地構造的電容器，并且特性是電容器的電容。
5. 根據(jù)權利要求1所述的電子儀表(1)，其中，元件是電阻器(17a)。
全文摘要
公開了一種電子儀表(1)，其包括設置在電子室(7)中且具有電子或機電部件(11)的電子設備(9)。該儀表自動識別和/或監(jiān)控其電子和/或機電部件(11)的損耗，并且包括用于識別和/或監(jiān)控電子和/或機電部件(11)的損耗的裝置(15)。該裝置(15)包括至少一個設置在電子室(7)中且獨立于電子設備(9)的元件(17，17a，17b)，該元件具有至少一個依賴于元件(17，17a，17b)的損耗而不可逆地改變的物理特性。該裝置(15)還包括用于測量該物理特性的電路(31)以及一個分析單元(33)，該分析單元基于測量的物理特性而識別和/或監(jiān)控元件(17，17a，17b)的損耗并提供依賴于損耗的輸出信號(S)。
文檔編號H05K10/00GK101536625SQ200780041879
公開日2009年9月16日 申請日期2007年10月15日 優(yōu)先權日2006年11月10日
發(fā)明者曼弗雷德·哈默, 赫伯特·施羅思, 迪特馬爾·桑克 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司