专利名称：传感器排列的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种变送器，包括测量传感器，用于检测物理参数并将其转换为电参量；信号预处理器，用于将电参量转换为初级信号；信号处理器，用于将初级信号转换为测量信号；和输出级，用于发出对应于测量信号的输出信号。
背景技术：
在测量和控制技术中普遍的应用中，例如对于复杂过程的监控、控制和/或自动化，使用多样的变送器，例如，压力、温度、流量和/或料位变送器。
通常，变送器由传感器和电子部件组成，传感器检测物理参数并将其转换为电参量，电子部件将电参量转换为测量信号，然后输出级将该测量信号以输出信号的形式发出。
测量信号通常由上位单元，例如控制和/或调整单元，检测。上位单元将显示、控制和/或调整信号作为瞬时测量值的函数而发送，用于过程的监控、控制和/或自动化。其例子有可编程逻辑控制器(PLC)、过程控制系统(PCS)或个人计算机(PC)。
在现有的变送器中，电参量由传感器检测并由信号预处理器转换为初级信号。信号处理器由该初级信号得到测量信号，并且测量信号被送入输出级，输出级发出相应的输出信号。
在预处理的初级信号的处理中，发生误差，在现有变送器的情况中该误差不能被识别。
在现今的变送器中，经常使用微处理器用于信号处理，并且例如用于实现用户特定的传递函数。当使用软件时，例如由于隐藏的软件错误，可能发生问题，其可能导致错误的输出信号，或者，在最坏的情况中，甚至导致输出信号的冻结。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种变送器，其允许识别在初级信号的处理中发生的误差。
为此，本发明在于一种变送器，其具有-测量传感器，--用于检测物理参数并将其转换为电参量；-信号预处理器，用于将电参量转换为初级信号；-信号处理器，用于将初级信号转换为测量信号；-输出级，用于发出对应于测量信号的输出信号；和-监控单元，--用于将输出信号与从初级信号得到的辅助信号比较，并且当输出信号和辅助信号之间的差超过预定限度时触发对于输出信号的基于安全的调整。
在一个实施例中，输出级发出一模拟输出信号，--其取自电阻两端，--其被送入监控单元，并且--其在监控单元中被利用测量电路而检测。
在一个实施例中，变送器包括电子单元，其用于根据应用特定的传递函数处理送入的测量信号。
在一个实施例中，由应用特定的传递函数实现测量信号的零点和缩放比例的调整。
在进一步的发展中，监控单元包括第二电子单元，传递函数存储在分配给该单元的存储器中，第二电子单元在工作中通过根据应用特定的传递函数处理初级信号而由初级信号得到辅助信号，并且将经处理的初级信号与输出信号比较。
在进一步的发展中，输出信号的基于安全的调整是警报信号。
本发明还在于一种方法，用于启动具有第一和第二电子单元的变送器，其中用户的传递函数被经由通信接口送入第一电子单元，或者选择变送器中存在的传递函数，传递函数经由数据线从第一电子单元传输至第二电子单元，并且被存储在分配给第二电子单元的存储器。
现在将根据描述变送器的实施例的例子的附图详细解释本发明及其进一步的优点；附图中为等同的元件提供了等同的参考符号。
图1显示了本发明的变送器的框图；并且图2显示了图1所示的监控单元。
具体实施例方式
图1显示了本发明的变送器的框图。该变送器包含测量传感器1，其用于检测物理参数X并将其转换为电参量。该测量传感器可以是例如压力、温度、流量或料位传感器。物理参数X影响测量传感器1，而测量传感器发出对应于物理参数X的当前测量值的电参量。该电参量被送入信号预处理器3，信号预处理器3用于将电参量转换为初级信号R，初级信号R可用于进一步的处理和/或分析。为此，电参量被例如放大和/或过滤。
初级信号R被接下来的信号处理器4转换为测量信号M。这里，进行例如对于初级信号的可能的温度依赖的补偿。而且，可以考虑由于例如温度特定的特征曲线或补偿和/或标定数据而得到的标定和调整。
将测量信号M应用到电子单元5，例如微处理器，其根据应用特定的传递函数F处理测量信号M。这里，考虑例如用于期望的物理量的零点和测量值的缩放比例(例如，以要发出测量结果的测量范围规范或者单位的形式)。
根据传递函数F处理的测量信号被施加到输出级7，输出级7发出对应于测量信号M的输出信号。输出信号可以例如是对应于当前测量值的电流、对应于当前测量值的电压、或者数字信号。在所示的实施例的例子中，输出信号是作为物理参数X的函数而改变的电流I(X)。
提供监控单元9，其与由信号处理器4、电子单元5和输出级7形成的信号处理路径并联。图2显示了对于监控单元9的结构的实施例的例子。
监控单元9具有第一输入，初级信号R施加于该第一输入。
在工作中，监控单元9将输出信号与得自初级信号R的辅助信号H比较，并且当输出信号和初级信号R之间的差超过预定限度时，影响对于输出信号的基于安全的调整。初级信号R自然没有输出信号精确。为此，优选地定义了辅助信号H和输出信号之间的容差，诸如可能由于两个信号的不同精确度而发生的差。如果这两个信号之间的差超过这个限度，则发生故障，其立即被根据本发明所实施的变送器识别。相应地，变送器便可以影响对于输出信号的基于安全的调整。
变送器警告操作者，并且确保在错误被校正之前不会引起大的破坏。
在使用模拟输出信号的所示实施例的例子中，电阻10位于输出分支中，输出信号取自电阻10两端并被送入监控单元。监控单元9具有测量电路11，其中输出信号被检测并被送入比较器13。
优选地，监控单元还具有电子单元15，例如第二微处理器，其通过根据应用特定的传递函数F处理初级信号R而从初级信号R中得到辅助信号H。电子单元15将这样得到的辅助信号H与当前的输出信号比较。
在这一点上，电子单元15被分配了存储器17，其中存储传递函数F。
在本发明的变送器启动期间，优选地，传递函数F在第一步骤中由用户经由通信接口送入信号处理分支中的第一电子单元5。或者，也可以由用户选择变送器中存在的传递函数。这可以例如，通过不同测量范围、信号输出模式、对哪些单元作出测量等的菜单允许选择的方式而发生。
在图1中仅以箭头象征性地指示通信接口。尽管这里谈及通信接口，但是对于某些变送器，传递函数F的一个简单的到电子单元5的单向传递也可能是足够的。这不必经由独立的接口而发生，而是也可以发生在用于向变送器供电的线路和/或在其上发出输出信号的线路上。
从第一电子单元5，传递函数F在数据线19上从第一电子单元5传递至第二电子单元15，并且存储在分配至第二电子单元15的存储器17中。
在本发明的变送器中，整个信号处理分支被监控。其中发生的任何类型的错误被立刻注意到，并且变送器以基于安全的方式自动反应。
这发生在例如监控单元9的电子单元15影响对于输出级7的相应调整。这在图1和2中以实线指示。或者，监控单元9可以自然地直接作用于输出信号。在所述的电流输出的情况中，这可能例如看起来输出级和电阻10之间的监控单元9作用于输出信号，使得其采取期望的基于安全的调整。这在图中以虚线显示。
对于输出信号的基于安全的调整可以例如是警报信号。在所述的模拟电流输出的情况中，警报信号可以例如是将电流调节至在正常测量条件下不会接受的一个值。如果对应于实际测量值的电流在无误差操作中在4mA和20mA之间，则电流超过20mA或者低于4mA都能够代表警报。
或者，基于安全的调整自然还可以意味着设置了输出信号，其对应于不正常工作的变送器所触发的最低可能损坏时的测量值。例如，在料位测量的情况中，基于安全的调整可能意味着已经识别到故障的变送器与实际料位无关地而报告容器充满，使得没有更多的填充物被引入容器。这样，防止了容器的溢出。除了这个调整，警报信号具有优点地添加到输出信号上。
权利要求
1.变送器，包括—测量传感器(1)，——用于检测物理参数(X)并将其转换为电参量；—信号预处理器(3)，用于将所述电参量转换为初级信号(R)；—信号处理器(4)，用于将所述初级信号(R)转换为测量信号(M)；—输出级(7)，用于发出对应于所述测量信号(M)的输出信号；和—监控单元(9)，——其在操作中将所述输出信号与从所述初级信号(R)得到的辅助信号(H)比较，并且当所述输出信号和所述辅助信号(H)之间的差超过预定限度时触发对于所述输出信号的基于安全的调整。
2.根据权利要求1所述的变送器，其中所述输出级(7)发出一模拟输出信号，——其取自电阻(10)两端，——其被送入所述监控单元(9)，并且——其在所述监控单元(9)中被利用测量电路(11)而检测。
3.根据权利要求1所述的变送器，进一步包括电子单元(5)，其用于根据应用特定的传递函数(F)处理送入的测量信号(M)。
4.根据权利要求1所述的变送器，其中由应用特定的传递函数(F)实现所述测量信号(M)的零点和缩放比例的调整。
5.根据权利要求3所述的变送器，其中—所述监控单元(9)包括第二电子单元(13)，—其中所述传递函数(F)存储在分配给所述单元(13)的存储器(17)中，并且—所述第二电子单元(13)在工作中——通过根据所述应用特定的传递函数(F)处理所述初级信号(R)而由所述初级信号(R)得到所述辅助信号(H)，并且——将所述辅助信号(H)与所述输出信号比较。
6.根据权利要求1所述的变送器，其中所述输出信号的基于安全的调整是警报信号。
7.用于根据权利要求3或5所述的变送器的启动的方法，其中—用户的所述传递函数(F)被经由通信接口送入所述第一电子单元(5)，或者选择所述变送器中存在的传递函数(F)，—所述传递函数(F)经由数据线(19)从所述第一电子单元(5)传输至所述第二电子单元(13)，并且—被存储在分配给所述第二电子单元(13)的存储器(17)中。
全文摘要
本发明涉及一种变送器，包括测量传感器(1)，用于检测物理测量变量(X)并将其转换为电参量；信号预处理器(3)，用于将电参量转换为初级信号(R)；信号处理器(4)，用于将初级信号(R)转换为测量信号(M)；和输出级(7)，用于发出对应于测量信号(M)的输出信号。在初级信号(R)的处理过程中发生的误差可以由变送器的监控单元(9)确认，该监控单元(9)在操作过程中将输出信号与从初级信号中得到的辅助信号(H)比较，并且当输出信号和初级信号(R)之间的差超过预定限度时触发对于输出信号的基于安全的调整。
文档编号G01L9/00GK1615497SQ02827281
公开日2005年5月11日 申请日期2002年12月20日 优先权日2002年1月18日
发明者埃尔马·普弗恩德林, 格奥尔格·施奈德 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔两合公司