Mess- und Labortechnik
Die Elektronik eines Messgeräts für den Ex-Bereich, aufgeteilt auf zehn Leiterplatten
Hardwareentwicklung für die neue Gerätegeneration eines Prozessmessgeräts, das in explosionsgefährdeten Bereichen arbeitet. Sieben Zündschutzarten in einem Gerät, ein umfangreiches Pflichtenheft, und ein Entwicklungsablauf, der die Prüfung durch den Auftraggeber und die Zulassungsstelle von Anfang an einplant.
Die Aufgabe
Ein Messgerät für den explosionsgefährdeten Bereich stellt an seine Elektronik Anforderungen, die weit über die Messfunktion hinausgehen. Jede Versorgung, jede Schnittstelle nach außen und jeder Sensoranschluss muss so ausgelegt sein, dass er auch im Fehlerfall keine Zündquelle werden kann, und die Auslegung muss sich gegenüber der Zulassungsstelle belegen lassen.
Der Auftraggeber wollte die Elektronik seines Messgeräts erneuern: kompakter, günstiger in der Fertigung, mit mehr Schnittstellen und einem Display. Das Gerät musste sieben Zündschutzarten vereinen, darunter das druckfeste Gehäuse für die Hauptelektronik, erhöhte Sicherheit für die Anschlüsse nach außen und Eigensicherheit für die Sensor- und Signalpfade. Dazu kam ein Pflichtenheft, das von Temperaturbereichen bis zur Bauteilverfügbarkeit alles festlegte. Unsere Aufgabe war die Hardware, vom Konzept bis zur Inbetriebnahme; Mechanik, Firmware und Zulassung lagen beim Auftraggeber.
Die Lösung
Die Elektronik wurde auf zehn Leiterplatten aufgeteilt: ein Hauptboard mit Prozessormodul, eine Rückwand in erhöhter Sicherheit für die Anschlüsse nach außen, steckbare Schnittstellenkarten, dazu Sensorelektronik und Bedienkarte. Jede Karte meldet sich über einen Adresschip mit Steckplatz und Typ, damit die Firmware den Ausbau erkennt, ohne dass jemand Jumper setzt. Was eigensicher sein muss, sitzt auf eigenen Karten mit eigener Auslegung; was im druckfesten Gehäuse bleibt, muss nicht eigensicher ausgelegt werden, unterliegt aber weiterhin den Anforderungen an das Gesamtgerät.
Der Entwicklungsablauf war auf die Zulassung ausgerichtet. Schaltung und Layout jeder Baugruppe gingen zur Prüfung an den Auftraggeber und an die Zulassungsstelle, und die Baugruppen entstanden in einer festgelegten Reihenfolge, damit die eigensicheren Teile zuerst geprüft werden konnten. Für jede Baugruppe gab es vor dem ersten Einschalten einen Inbetriebnahmeplan, den der Auftraggeber freigab.
Geliefert haben wir die Entwicklungs- und Fertigungsunterlagen aller Baugruppen, die Auslegung der eigensicheren Schaltungsteile als Zuarbeit für die Zulassungsunterlagen des Auftraggebers, die Inbetriebnahmeprotokolle sowie den Systemtestplan und die Organisation der Qualifizierung mit den Laboren.