[发明专利]用于过程自动化的现场设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于过程自动化的现场设备，其包含壳体和印刷电路板，其中印刷电路板牢固地附接至壳体。

背景技术

印刷电路板(PCB)是电子部件的载体。它用于机械附接和电连接。几乎每个电子设备包含一个或多个印刷电路板。印刷电路板由电绝缘材料组成，其具有粘接到其的导电连接件，称为导电带。纤维增强塑料通常用作绝缘材料。导电带通常由薄铜层蚀刻。塑料的热膨胀系数几乎精确地适应铜的膨胀系数(大致为17ppm/K)，来避免温度变化过程中所谓的分层。

这种适应有必要使用高百分比的玻璃纤维；因此印刷电路板在一定限度内保持柔性，但是，实际而言，无法被压缩或伸展。

然而印刷电路板材料的热膨胀系数能够通过人造树脂和玻璃加强纤维之间的比率来适应于铜的热参数，尤其对于塑料壳体来说，这仅可以在小的限度内实现，具有典型的膨胀系数为50-100ppm/K，明显高于印刷电路板的膨胀系数。

在过程自动化中——尤其对于自动化化学过程或过程工程和/或对于控制工厂——使用过程相关的安装的测量设备，或称为现场设备。被设计为传感器的现场设备可以例如监视过程的变量，如压力、温度、流动和填料水平，或者液体和/或气体分析中的被测量，如pH、传导率、某些离子的浓度、化合物、和/或气体的浓度或部分压强。

过程自动化现场设备通常具有壳体和至少一个印刷电路板，印刷电路板通过诸如螺栓、扣合塑料夹或插入式连接器的合适的紧固件附接至壳体中。当配置紧固件的位置时，通常应当考虑壳体和印刷电路板的热膨胀系数的变化，并且如果印刷电路板刚性地附接在壳体内部一个以上的位置，则温度变化会产生机械应力。

如果在壳体与印刷电路板所保持的固定区域之间在在长度上出现不同的热变化，则需要合适的可移动的补偿元件，如通过可补偿热感应引起的相对移动的弹性设计的插入式连接器。这可通过设计为稍微柔性并可适应长度变化的塑料夹来实现，或者通过将印刷电路板附接在壳体内部仅一个固定区域，并在其它的固定区域确保足够的移动，例如，使用所谓的细长孔或设计为比相应的螺栓的正常尺寸更大的孔。在细长孔的应用中，印刷电路板仅在一个位置被螺旋紧固，并且细长孔内的任何其它必要的螺栓附接至印刷电路板，以便在温度变化期间，其它螺栓的位置在细长孔内可在足够大的限度内移动，而不会像之前那样损坏和移位。

使用诸如可移动的补偿元件的插入式连接器的缺点是如果印刷电路板相对于壳体在长度上热变化，则印刷电路板可在插入式连接器内滑动，或者补偿元件的材料在过度移动的情况下弱化或被磨损处损坏。这是真实的，尤其是当需要运行多条线路时，或使用四销插入式连接器时。

发明内容

本发明的目的是提供一种过程自动化的现场设备，它能够补偿印刷电路板与壳体之间在长度上的相异变化，而没有印刷电路板在壳体内部的位置改变。

该目的可以本发明权利要求1及从属权利要求的主题的特征获得。本发明的主题为一种过程自动化的现场设备，其包含壳体和印刷电路板，其中印刷电路板和壳体具有至少一个共同的固定区域，通过该固定区域可防止印刷电路板在壳体内部的相对移动，其特征在于，印刷电路板具有至少一个开口，用以补偿印刷电路板与壳体之间在长度上的相异变化。

由于印刷电路板具有至少一个开口，可避免热应力。因此，机械附接印刷电路板和壳体的系统不会超定。

根据有益的发展，壳体的内腔至少部分填充有灌注混合物。

根据有益的变体，在至少一个开口的内部布置诸如泡沫材料的可压缩材料，以便灌注混合物不会渗透到至少一个开口中。

根据有益的设计，在至少一个开口的内部布置诸如泡沫材料的弹性材料，以便灌注混合物不会渗透到至少一个开口中。

根据有益的实施例，在印刷电路板与壳体之间具有较大相对移动的部分上的壳体与印刷电路板之间的空隙的尺寸大于在印刷电路板与壳体之间具有较小相对移动的部分上的空隙的尺寸。

根据有益的变体，印刷电路板在至少一个固定区域处通过灌注混合物紧固至壳体。

根据有益的发展，印刷电路板在至少一个固定区域处通过硬灌注混合物——尤其是环氧化物——紧固至壳体。

根据有利的发展，灌注材料在高于现场设备工作温度的温度下固化。

根据有利的变体，印刷电路板具有多个导电层，电信号能够通过该导电层传输。

根据有利的实施例，至少一个开口被设计为细长的开口。

根据有利的实施例，印刷电路板具有至少两个开口，其在印刷电路板上形成曲折的结构。

附图说明