连接设备和现场设备的制作方法

本实用新型涉及测量技术的技术领域，且尤其涉及填充物位和极限物位测量技术以及流量测量技术的技术领域。本实用新型涉及连接设备、现场设备、用于连接输出端子与输入端子的方法和计算机可读存储介质。

背景技术：

通常，通过馈电线路中的电阻器来限制本质安全电路中的电子设备和装置的电流消耗以防止可燃性火花。通过防止可燃性火花能够避免爆炸。

然而，馈电线路中的电阻器也限制了所连接的设备的最大可能的电流消耗。尤其是通过馈电线路中的电阻器限制了平均电流消耗和尤其是峰值电流消耗。对电流消耗的限制也导致在利用电阻器进行保护的设备中基本上仅能够安装如下的组件，这些组件的电流消耗和/或其峰值电流消耗处于特定的能够预先设定的的最大值之下。然而，这些被配置成用于较低的电流消耗的组件的制造很复杂并且因此带来相应的成本。

技术实现要素：

因此，需要提供设备的组件与电流源、电压源和/或功率源的有效连接。

相应地，描述了连接设备、现场设备、用于连接输入端子和输入端子的方法以及计算机可读存储介质。

独立权利要求的特征给出了本实用新型的主题。从属权利要求以及下面的说明给出了本实用新型的实施例。

根据本实用新型的一个方面，描述了一种连接设备，该连接设备例如连接输入端子和输出端子。连接设备具有控制装置、能量存储装置、输入端子和输出端子。输入端子通过充电装置(例如充电调节器或者电流限制器)连接到能量存储装置。充电装置被配置为提供对能量存储装置的受控充电，也就是说确保能量存储装置以受控的方式被充电。在一个示例中，通过输入端子从电流源、电压源和/或由功率源提供用于充电的电流。

控制装置被配置为例如通过测量能量存储装置上的电荷来识别能量存储装置何时达到能够预先设定的充电状态，并且在能量存储装置达到能够预先设定的充电状态之后并且/或者在经过能够预先设定的时间之后将能量存储装置连接到输入端子。控制装置还被配置为在能量存储装置与输入端子的连接期间和/或之后将输入端子连接到输出端子。

在一个示例中，能量存储装置与输入端子的连接以及输入端子与输出端子的连接可以通过不同的彼此独立地动作的开关来执行。在另一示例中，通过单个开关和/或组合开关来执行切换，其中，组合开关中的开关的切换能够彼此依赖地进行。充电状态的达到和/或开关的切换能够通过系统状态(例如，连接设备的能够预先设定的位置处存在的电荷和/或存在的电压)来确定或者取决于特定的时间特性(Timing)。

根据本实用新型的另一个方面，提供了一种现场设备，该现场设备包括功率源、无线电装置和根据本实用新型的连接设备。功率源连接到连接设备的输入端子，并且无线电装置连接到连接设备的输出端子。

无线电装置可以是具有高电流消耗特征的装置。无线电装置的电流消耗和电流需求的电流峰值位于布置在功率源和连接设备之间的馈电线路电阻器的承载电流极限之上。无线电装置的一个示例是蓝牙模块，设备能够与蓝牙模块无线电地连接。通过无线电装置，操作终端(例如智能电话或者计算机)能够与现场设备连接。

根据本实用新型的另一个方面，描述了一种用于连接输出端子与输入端子的方法。该方法包括：通过充电装置进行对能量存储装置的受控充电，其中，充电装置能够提供对能量存储装置的受控充电。充电装置例如可以是电流限制器或者电流限制装置。电流限制器可以是用于对与电流限制器连接的线路上流动的电流进行限制的装置。对能量存储装置的受控充电例如可以理解为：充电装置确保了能量存储装置的充电电流基本上不会上升到能够预先设定的峰值之上。充电装置可以确保通过馈电线路电阻器从功率源提供到连接设备的电流基本上不超过能够预先设定的值。输入端子经由充电装置连接到能量存储装置。该方法包括：识别能量存储装置的能够预先设定的充电状态并且在识别出能够预先设定的充电状态的达到之后将能量存储装置连接到输入端子。为了识别充电状态，可以测量能量存储装置的电荷或者监控时间特性，例如可以观察计时器的期满。此外，该方法包括：在能量存储装置与输入端子的连接期间和/或之后，将输入端子连接到输出端子。在一个示例中，该方法包括：在达到能够预先设定的充电状态期间和/或之后将输入端子连接到输出端子。

根据本实用新型的另一个实施例，提供了一种计算机可读存储介质，在该存储介质上存储有程序代码，程序代码在被处理器运行时执行用于连接输出端子与输入端子的方法。

根据本实用新型的又一个方面，描述了一种程序元件，该程序元件被处理器运行时执行用于连接输出端子与输入端子的方法。

计算机可读存储介质可以是软盘、DVD、CD、硬盘、USB(通用串行总线)存储器、RAM(随机存取存储器)、ROM(只读存储器)或者 EEPEROM(电可擦除编程只读存储器)。通讯网络(例如互联网)也可以被视为能够实现程序代码的安装或下载的计算机可读的存储介质。

连接设备可以被构造成适配器或者中间连接设备，并能够布置在功率源和现场设备之间。然而，连接设备也可以集成在现场设备的输入电路或者输入电流电路中。在一个示例中，连接设备可以被实施为集成电路和/或由分立组件。因此，连接设备能够作为输入电路装置而设置在现场设备中。输入端子基本上用于与功率源的连接。为了该连接，连接设备能够具有作为输入端子的能够与功率源连接的标准化插头。输入端子和/或输出端子能够用于与被功率源提供电流、电压和/或电功率的组件的连接。输入端子可以被配置成提供较低的电流和/或较小的功率。例如，输入端子相应地能够具有细的线路。为了对电流限制进行控制可以设置熔断器或者线圈。输出端子可被配置成向具有高的电流消耗和/或功率消耗的部件供电。相应地，输出端子具有粗的线路。

可以被视为本实用新型的一个方面的是，在接通过程期间，也就是在不进行电流供应的断开状态至进行电流供应的接通状态之间的变换期间，功率源基本上并不在接通之后立即连接到“大功率”组件，也就是说并不立即连接到高电流消耗组件。连接设备尤其能够以如下方式被配置：尽管存在用于提供本质安全性的馈电线路电阻器，所述组件仍能够被提供电流。通过设置用于拦截短时电流尖峰的装置来确保对大功率组件的电流供应。能量存储装置可以用于拦截短时的电流尖峰，且在需要相应的大电流时短时地提供该电流，而无需直接由功率源经由电阻器来提供该电流。

根据本实用新型的另一个方面，控制装置能够连接到输入端子。

通过这样的直接连接，控制装置例如能够在连接设备连接到功率源之后例如通过开关立即被供应电压，并且基本上在接通或者连接之后立即具备其功能性。相应地，也可以将低电流消耗组件连接至输入端子。例如，显示器和/或键盘可以具有低电流消耗并且可以直接连接到输入端子。通过与输入端子的连接，显示器基本上在接通和/或连接至功率源之后立即显示运行准备状态，并且键盘能够提供可操作性。

根据本实用新型的另一个方法，充电装置具有电流限制装置或者电流限制器。

电流限制装置、电流限制器或者充电调节器能够确保能量存储装置的充电电流不超过特定的极限电流。例如，电路限制装置例如用于确保经过充电装置的平均电流在整个运行期间平均地保持恒定，使得存在于馈电线路中的电阻器基本上以不超过其承载能力极限的方式被加载并且能够维持在防爆规定和/或标准方面受到限制的电流消耗。在电容器被作为具有给定的最大输入电流的能量存储器的情况下，使用根据公式来计算作为电流限制装置的基础并用于执行电流限制的规则，其中，C表示电容器的电容量，I表示最大输入电流并根据电流限制装置设定，并且U表示被施加的供应电压V_DD。变量t可以定义在满足用于连接输入端子和输出端子的条件之前经过的时间。因此，对于例如电容量为470μF、供应电压为3.0V且输入电流为700μA的电容器来说，充电时长为2.1s。为了确定电容器的电容量的大小，可以考虑到在电流脉冲期间供应电压V_DD和/或V_BT的下降程度。电容器可以被选择成使得在给定的最大的电流脉冲长度和电流脉冲高度时在供应中仅出现很小的波动，或完全没有波动。这些波动是根据出现的电流脉冲I_p、控制装置的持续电流I_d、馈电线路中的输入电阻R(尤其是R_ein)和能量存储装置的电容量 C以及功率源的输入电压V_ein来计算。因此，根据公式V_DD＝V_ein-(R*(I_d+I_p)) 获得V_DD。在此，电流脉冲I_p可基本上是高电流耗电部(例如蓝牙模块) 的需求。电流脉冲I_p在输入端子和输出端子连接时可以基本上出现在输出端子中。基于电路的节点定则，I_d和I_p与I_c一同相加至通过电容器提供的电流I_e。I_e是由功率源产生的电流分量。在相加时，与相关电流的流动方向相关的符号被考虑。因此，可以考虑的是，经由输入端子和输出端子流入到电路中(也就是流入到相应地连接的模块中)并作为总和I_d+I_p计算的电流等于功率源提供的电流(即I_e)以及由电容器提供的电流(即I_c) 之和。由此给出等式I_d+I_p＝I_e+I_C。通过使用微分方程式获得用于确定供应电压V_DD的公式在该公式中，电容器的可能存在的内电阻是可以忽略的并且因此可以不必进行考虑，原因在于该内电阻被选择成相对于输入电阻R可以非常小。

最大输入电流I_e可以由被选择成满足防爆要求的线路布置来预先设定的，或者能够基于功率源的另外的内部线路布置来确定。例如功率源能够提供2mA的最大输入电流I_e。控制装置和低电流消耗组件(例如显示器，键盘或者数据存储器)可以相应地需要1.3mA的电流。因此，用于对能量存储器进行充电的电流I_C能够被设计为700μA。

根据本实用新型的另一个方面，控制装置为了确定能量存储装置的充电状态而配备有充电状态确定装置，例如计时器、电压测量计和/或充电量测量计。

计时器例如可以确保在确定的时间点之前不产生用于将能量存储装置与输入端子连接的接通信号，该确定的时间点被确定成使得能量存储装置的充电状态足以避免在由电阻器保护的输入线路上出现可能的电流尖峰。在一个示例中，计时器可以被配置成使得能量存储装置的电容量 C在设定的电流的情况下需要t＝2s的充电时间。为此，使用公式来计算充电时间，并继而确定计时器的规格。

如果控制装置例如具有微控制器、电压测量装置或者电压测量计(例如A/D转换器(数/模转换器))，那么当电容器的电容量是已知的时，可以通过施加到能量存储装置上或者施加到电容器上的电压来确定充电状态。在充足的充电状态时，控制装置用于将能量存储装置连接到输入端子和/或将输入端子连接到输出端子，从而激活高电流需求耗电部。

根据本实用新型的另一个方面，能量存储装置或者能量存储器被构造成电容器或者电容装置。

由于电容器拦截电流尖峰，所以电容器也可以被描述成缓冲电容器。在此，电容器被配置成为能够在短时间内提供高的电流强度并且满足在能够预先设定的时间内输出端子中的电流需求，而无需从外部的电流源、电压源和/或功率源提供电流。因此能够通过连接设备自身提供短暂地需求的电流尖峰。对于短暂的电流供应来说，功率源针对馈电线路中的电阻在另一方面作为电流源。能量存储装置短时地接替功率源的角色。

根据本实用新型的又一个方面，输入端子具有用于本质安全性的电阻器。

本质安全性可以被形容为电路的特性，电路被配置或者定规格成使得在电路所处的所有状态中，由电流引起的电压降都不超过能够预先设定的的界限值。本质安全性电路可以避免在电路的任何位置产生将导致在由燃气加载的周围环境中发生爆炸的火花。此外，这样的电路可以避免不允许的加热，该加热也会导致点燃(例如气体混合物的点燃)。

根据本实用新型的另一个方面，输入端子被构造成汇流排，从而连接低电流需求装置，并且/或者，输出端子被构造成汇流排，从而连接高电流需求装置。

为了通过汇流排确保大电流的传输，与输入端子相比，输出端子例如使用更粗的线路截面或者导线截面。在汇流排上可以连接一个或多个耗电部。在用于大电流需求装置的汇流排的情况中可以考虑的是，各个耗电部的电流消耗可以相加以成为大的电流消耗。与对应于输入端子的汇流排相比，在对应于输出端子的汇流排中可以基本上短时地出现更高的电流。

根据本实施例的再一个方面，能量存储装置的规格被设定成使得可以在能够预先设定的的时间内提供能够预先设定的的电流。

可以基于一个或者多个连接的耗电部的电流消耗和/或时间特性来设定能量存储装置的规格。例如，无线电模块仅能够在短时间内接通并且在该短时间内导致在输出端子中表现为电流尖峰的电流消耗。

根据本实用新型的另一个方面，现场设备、测量设备或者评估设备可以是填充物位测量设备、流量测量设备、极限位置测量设备、温度测量设备、基于发射雷达波发射的填充物位测量设备或基于受引导微波原理的现场设备。

在此，应该注意的是，针对不同的内容描述了本实用新型的不同方面。特别地，针对装置权利要求描述了一些方面，而针对方法权利要求描述了其他的方面。然而，本领域技术人员能够从前面的描述和接下来的描述中获知的是，除非另有说明，除了属于一类主题容的范畴的特征的任意组合之外，属于不同类的主题的特征之间的任意组合也能被视为本文的公开内容。尤其是装置权利要求的特征与方法权利要求的特征之间的组合也是本文的公开内容。

附图说明

接下来参考附图对本实用新型的另外的示意性实施例进行描述。

图1示出根据本实用新型的示意性实施例的连接设备的方框电路图。

图2示出根据本实用新型的示意性实施例的图1的负责电流供应的部分的方框电路图。

图3示出根据本实用新型的示意性实施例的与图1的布置对应的设备的模拟模型的电路图。

图4示出根据本实用新型的示意性实施例的利用根据图3的电路装置执行的模拟的模拟结果的图表。

图5示出根据本实用新型的示意性实施例的图4的图表的在接通高电流需求耗电部期间的部分。

图6示出根据本实用新型的示意性实施例的显示装置和输入装置与多个现场设备的连接。

图7示出根据本实用新型的示意性实施例的显示装置和输入装置与具有无线电模块的多个现场设备的连接。

图8示出根据本实用新型的示意性实施例的用于将输出端子与输入端子连接的方法的流程图。

具体实施方式

图中的图示是示意性的并且未按照比例的。在接下来的对图1至8 的描述中，相同的附图标记用于相同或者相应的部件。

图1示出电路装置100，电路装置100包括输入电路117、连接设备 102以及多个低电流需求耗电部103a、103b、103c、103d和一个高电流需求耗电部104。

在图1中未示出功率源。功率源可以被指定到输入电路117。然而，图1示出具有四个电气端子106、107、108、109的接触面105。在例如可以通过滑动触点形成外部端子的接触面105处能够连接有功率源。接触面可以被构造成物理的I²C总线或I2C总线(内部集成电路)，并且通过滑动触点与功率源和/或例如能够被安装在现场设备的盖子中的另外的数据线路连接。相应地，在图1中示出两条数据线路107、108。数据线路107和108的不同点在于，一条线路107、108被构造为时钟线路且另一条线路107、108被构造为数据线路，这例如由I2C总线的物理实现来提供。在另外的示例中，当数据线路107、108被实施为UART规范的一部分时，一条线路107、108能够被构造成发送线路且另一条线路107、 108能够被构造成接收线路。在另外的示例中，如同RS485接口那样，线路107、108能够也被构造成用于发送或者接收差分信号。

数据线路107、108经由EX和EMC保护部(防爆和电磁兼容性)190 连接到控制装置120、微处理器120或CPU(中央处理单元)120的数据输入端110。同样，接触面105的端子经由数据线路108和用于该数据线路的EX和EMC保护部190连接到控制装置的数据输出端111。用于数据线路107和108的EX和EMC保护部190分别具有用于与数据输入端110 和数据输出端111连接的端子的线圈112a、112b、输入电阻器113a、113b 以及与地电位115和数据输入线路107或数据输出线路108连接的电容器114a、114b。

同样，功率供应线路106、109通过功率供应线路或者输入端子的 EX和EMC保护部117连接到输入端子116、118。功率供应线路106、 109在连接至功率源的状态下引导直流电流。用于功率源的接地线路109 与地电位115连接。此外，功率供应线路106或者相位106经由线圈112c 并经由输入电阻器113c连接到输入端子116、118。电阻器113c的输出端通过电容器150与地电位115隔离。在图1中可见，输入端子116可以被构造成输入线路。为了与用于数据线路107、108的EX和EMC保护部190以及用于功率供应线路106、109的EX和EMC保护部117耦合连接，输入端子116可以具有插接接触件118。同样，数据输入端110 或者数据输出端111可以经由插接接触件119和112以及相关的数据线路来构造，以便提供与EX和EMC保护部190的可拆卸连接。

输入端子116通过分支线路122连接到充电装置123，充电装置123 通过线路124在节点125处连接到能量存储装置126。能量存储装置126 的另一端子连接到接地线路115。能量存储装置126可以是电容装置126 或电容器126。电容器126的电容值C的值可以在400μF至1000μF之间。能量存储装置126将节点125与地电位115分离。节点125代表系统中的如下的位置，该位置在施加供应电压V_ein时具有线性上升的电容器电压并且在充电过程中通过S1被切换至线路129a上的电压V_DD。通过线路124从充电装置123提供用于对电容器充电的电流I_C。

在节点125处还布置有开关S1，通过开关S1，节点125(尤其是电容器126和/或电流限制器123)连接到输入端子116。输入端子116具有汇流排127，汇流排127在接通的状态下承载供应电压V_DD。供应电压V_DD是仅能被轻加载的信号且由功率源提供。供应电压V_DD尤其是用于低电流需求耗电部的供应信号。用于诸如微处理器或显示器等现场设备的典型组件的电流消耗值在0.1mA至1.5mA的范围内。最终的电流消耗值取决于不同的因素，例如，组件运行所处的不同的待机模式。不能精确地预测在哪些时间点哪些组件是激活的。因此，可以在设定能量存储装置 126的规格时仅能够使用估计值，例如用于开/关行为的平均值。供应端子116和/或汇流排127与控制装置120、CPU 120或者微处理器120的相应的供应端子127连接。通过供应端子127能够将具有相应的供应电流的供应电压V_DD提供给微处理器120，从而确保CPU 120的运行。低电压汇流排127也能够连接到显示装置103a或者显示器103a，连接到存储单元103c或者EEPROM或闪存103c，并且/或者连接到具有用于显示器的背光照明的LED的电流限制器103d。如果键盘与集成在微处理器 120中的上拉电阻器连接并且在按压按键时向微控制器120发送“LOW”信号，键盘103b不必强制性地与V_DD连接。在另外的示例中，键盘例如可以被构造成具有电容性传感器，以便实现触摸操作，这将要求与供应电压V_DD连接。

连接设备102具有第二开关S2。第二开关S2布置在用于低电流需求耗电部的汇流排127和用于高电流需求耗电部的汇流排128之间。因此，S2将两个汇流排127和128分离。开关S2尤其将输入端子116与输出端子129b分离，其中，输出端子129b可以包括用于高电流需求设备的汇流排128。在S2断开的情况下，输入端子116的面对汇流排127 的部分129a构成输出端子。

通过第一控制信号来控制开关S1，第一控制信号能够经由控制线路 130由控制装置120提供。通过第二控制信号来控制开关S2，第二控制信号能够经由第二控制线路131由控制装置120提供。在被操作时，即在图1所示的情况下，开关S1能够在闭合时将能量存储装置126连接至输入端子116。

开关S2能够将输入端子116连接到输出端子129b，由此将汇流排127和128连接成公共汇流排，尤其是连接成公共输出端子129a、129b。这意味着，当开关S2被操作时且当输入端子116和输出端子129b连接时，汇流排127和汇流排128处于相同的电位。在这种情况下，汇流排 127上的电压V_DD对应于汇流排128上的电压V_BT。在断开开关S2的情况下，电压V_DD仅存在于汇流排127上以及输出端子129a上，以便向低电流需求设备或者模块进行供应。在第二汇流排128上，尤其是在输出端子129b上的电位在这种情况下为0V。

经由用于高电流需求设备的汇流排128来连接无线电模块104，尤其是蓝牙模块104。无线电模块104经由数据和控制线路132连接到控制装置120。控制装置120能够通过控制线路132提供用于数据交换的通用异步收发器(UART：Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)调制解调功能性和用于流控制(Flowcontrol)的功能性。此外，在线路132中存在其它信号线路，这是因为例如需要将无线电模块104的连接状态和接收场强(RSSI，Received Signal Strengh Idenfication)的信息传输给微控制器 120。控制线路132能够被构造成并行总线，由此来回地(即，双向地)在无线电模块104和控制装置120之间进行数据交换。可替换地，线路132 能被构造成UART。

显示装置103a经由连接线路133连接到控制装置120，并且能够经由线路133交换数据和控制信号。键盘103b经由通过连接线路134连接到控制装置120。经由连接线路134提供四重通用输入输出端(GPIO： General Purpose Input/Output)。在微控制器中，当针脚能够功能性地在数字输入端(Digital Input)、数字输出端(Digital Output)或者另外的功能(例如，模拟输入端(Analog Input))之间切换时，针脚可被描述为GPIO。键盘103b的每个按键均连接至微处理器120的数字输入端。在操作按键时，各个相关的线路通过其与端子115连接而被切换到“LOW”，也就是说，数字输入端被切换到电位GND。在初始状态下，线路通过上拉电阻器保持在“HIGH”。这些上拉电阻器也能够布置在103b处并且提供接地线路 GND 115。

存储器装置103c(例如数据存储器)经由存储器连接线路135连接到控制装置120。存储器连接线路可以被构造成I²C线路或者串行外设接口 (SPI：Serial Peripheral Interface)线路。具有用于显示器照明的LED的电流限制器103d经由电流限制线路136连接到控制装置120。电流限制器 103d仅用于为LED提供特定量的电流。如果没有使用该电流限制器，那么在LED运行时也许会有过多的电流进入到LED中并且其可能会损毁或者负载过强地供应电压V_DD。此外，在用于本质安全性的标准中，规定了用于光学辐射器的最大电能。该最大值处于15mW的范围中。电流限制器103d也能够被构造成智能电流驱动器，该智能电流驱动器也能够被调节以对亮度进行控制。

控制线路132、133、134、135、136经由相应的端子连接至连接设备102。这些端子的附图标记为137、138、139、140。通过在EX和EMC 保护部190、117与耗电部103a、103b、103c、103d和104之间设置连接设备102可以用于分离低电流需求耗电部103a、103b、103c、103d和高电流需求耗电部104。在此情况下，该分离通过在各个汇流排127、128 上的连接来实现。因此，这种分离可以是局部的。针对无故障运行，具有天线142的无线电模块104需要大电流，尤其是高功率。可以短时地提供这种电流或者功率，由此可导致较高的电流脉冲。当显示器103a是图形显示器，尤其是2色的或者黑白显示器时，用于显示器103a的值可以处于100μA至500μA的范围中。用于微处理器的典型消耗值例如处于具有196kB闪存的Cortex M0+芯片的功率等级中，并且在激活模式中大约为0.5mA至1.5mA并且在待机中小于100μA。数据存储器EEPROM 103c能够在待机(也就是没有读写访问)时处于大约1μA至1.5μA的范围中，并且在读写访问时处于2mA至5mA的范围中。

蓝牙模块104可以具有明显较高的电流消耗值。因此，其在无线电活跃状态期间产生具有1至3ms的大约15mA的尖峰信号。之后进入到待机模式，其中待机电流为大约1μA至40μA。可以提出如下的设计规则：仅提供每个类型103a、103b、103c、103d的单个组件，并且仅一种情形被无线电模块104使用。在一个示例中，例如通过用于监控模拟阈值的模数转换器或比较器来监控电压V_DD，并且在相应地识别出过低的供应电压时断开一些部件103a、103b、103c、103d。识别和断开可以由控制装置120执行。

因此，通过连接设备102能够对能量分配进行控制，并且构建用于电路100的能量供应构思(例如用于现场设备的电流供应电路)。连接设备 102具有低的部件成本，且基本上不具有切换元件，这会导致很高的EMC 安全性。DC-DC转换器(直流-直流转换器)被描述为切换组件，其通过以定时的方式进行操作来执行电压转换。连接设备102具有非常良好的效率。电路的效率是通过输出功率与输入功率之比获得的。因为DC-DC转换器具有小于100％的效率，所以在这样的电路中总是有一些能量消失。通过单次受控地对电容器进行充电并且接下来简单地切换至线路127，在充电之后基本上不产生由切换组件造成的能量损失。电流限制器123同样可被断开，从而在此没有漏电流或者其他电流导致消耗。因此，唯一的能量损失仍存在于用于负责本质安全性的电阻器113a、113b、113c中。

因为连接设备不使用定时切换调节器，因此能够避免损失。然而，连接设备102可以顾及到设备(尤其是现场设备或者评估设备)的启动特性，从而在此不会向用户提供奇特的启动特性。换句话说，通过连接设备102的辅助，尽管在使用由电阻器113a、113b、113c实现的EX和EMC 保护措施时也能够对启动特性进行控制，使得在启动时间点所需的负载是可使用的。仅高电流需求耗电部在启动过程期间仍保持断开。通过该措施，可使用本质安全性供应，以便对具有高的功率要求的电子组件104 进行供应，尽管功率源为了确保本质安全性而仅能提供低功率。通过对能量存储装置126的充电进行控制和/或调节并且相应接通和断开耗电部，借助连接设备102能够在启动阶段高效地分配电流消耗，并且还确保被本质安全地供电的设备的高效运行。可以使用不同的耗电部的断开，以便在必要的情况下避免过高的电流消耗。可以按照上述方式实现这种情况的识别。

为了对能量存储装置126的充电状态进行监控，控制装置12例如具有计时器。对于计时器来说替代地或者额外地，控制装置120可以具有电压测量计或者充电量测量计，测量计将能量存储装置126连接到控制装置120的测量输入端(计时器和/或电压测量计在图1中并未示出，这是因为其被集成在控制装置120中)。通过这样的监控装置，例如通过计时器或者通过电压测量装置，能够对开关S1和/或S2的切换进行控制，使得开关S1、S2在合适的时间点被操作，也就是闭合。

接触面105和输入电阻器113a、113b、113c能够被指派给图1中并未示出的电流源和/或电压源。电阻器113a、113b、113c基本上确保了本质安全性，即EX和EMC保护。尤其地，电阻器113a、113b、113c基本上提供EX保护，而电感器112a、112b、112c和电容器114a、114b、150 基本上提供EMC保护。从接触面105出发，连接设备102在电阻器113a、 113b、113c后面布置在保护部190、117与耗电部103a、103b、103c、103d、 104之间。因此能量储存器126连接在电阻器113a、113b、113c后面。然而，能量存储装置126并不直接经由电流供应保护部117的电阻器113c 充电，而是经由充电装置123或者电流限制器123充电。供应线路116、 129b以与电流限制器123并联的方式设置，并具有两个汇流排127、128。汇流排127、128通向相应地受到考虑的设备的电子系统100的各个模块。

通过开关S2的布置确保了：在电压源、电流源和/或功率源被施加到输入端子116时，至少控制装置120连接到由功率源提供的供应电压。这可以意味着，控制装置120的供应端子127和输出端子129a固定地连接至输入端子116的汇流排127。如果供应电压被施加到接触面105上并进而至少施加到输入端子116上，那么汇流排127快速地到达处于供应电压V_DD的水平的预期额定值。通过向至少控制装置120快速地施加供应电压V_DD，控制装置120能够在另外的模块被供应之前执行其工作。

以与对控制装置120的供应并行的方式，可以在较长的时间范围内对能量存储装置126进行充电。对于该充电来说也使用处于V_DD水平的电压。因为不存在电压升高组件，因此V_DD是唯一可用的充电电压。例如，存储器装置126的规格能够被设定成使得能够在五秒(5s)的时间范围内实现预充电。可以例如通过被设定成5秒的计时器来监控预期充电的完成，或者通过监控被施加在能量存储装置126上的电压来监控预期充电的完成。

在能量存储装置126到达预期的充电值并且被充电之后，通过由控制装置120控制的第一开关S1将能量存储器126连接至供应线路116、 127、129a。换句话说，能量存储装置126通过开关S1连接至输入端子 116，尤其是连接至用于低电流需求耗电部的汇流排127。通过这种连接，供应线路、输入端子116以及尤其是汇流排127利用大的电容器126进行缓冲。也就是说，电流波动能够通过存储器装置126中存储的高电荷来进行补偿。

由此，通过连接的能量存储装置126能够良好地对供应电压V_DD上的扰动进行补偿。供应电压上的扰动例如可以由由于被供电的设备具有瞬时的高电流需求而在运行期间出现的电流脉冲引起。通过对供应电压的扰动的补偿，在运行时间范围内供应电压上的扰动都下降到很小。因此，能够确保对模块供应基本上恒定的电流和/或电压供应。

因为从电流源开始，能量存储装置126处于线路电阻器113c的后面，因此线路电阻器113c由于通过能量存储装置126对供应电压的扰动的补偿的原因而基本上不受影响。由此，电路中的总能量损失也为小，这是因为在输入电阻器113c中没有过高的电流导致能量损失。

通过能量存储装置126的电容值的大小，缓冲功率可以适于各种应用，也就是说适于存在的待被供电的各个模块。通过设置连接设备120，也可以使启动时间并进而使整个设备100的全运行准备状态之前的时间增加。换句话说，使诸如显示器或者键盘之类的基本功能性能够快速地变得可用。然而，在例如在无线电装置104的情况下的全运行准备状态之前会经历较长的时间，这取决于能量存储装置的大小。通过借助输入端子116和汇流排127对控制装置120的直接供电，控制装置120能够直接地由用于低电流需求耗电部127的供应分支来供电。当输出端子 129b没有被接通时，汇流排127(尤其是输入端子的一部分129a)形成输出端子。因此当控制装置执行其运行并且仅提供功率较弱的基础功能性时，不必在达到能量存储装置126的缓冲效果之前等待。仅用于具有高的功率需求的设备的输出端子129b在迟些时候被接通，由此输出端子 129a、129b被延时。因此，确保了对电路的基础功能性的立刻供电，即至少对控制装置120的运行立刻供电。

如果显示装置103a或者输入装置103b直接与输入端子116连接并且尤其是与汇流排127连接，那么其也立刻在接通时被供应有未被缓冲的供应电压V_DD。因此，能够实现向使用者立刻信号通知接通状态。由此，即使当高电流需求模块(例如，无线电模块104)还没有被接通，而是在能量存储装置126的足够的缓冲效果可用之前一直等待，但从表面上看时，设备100为使用者展现了立刻运行准备状态。然而，通过借助汇流排127立即提供电压供应，显示装置103a或者显示器103a能够马上被接通并且设备100通过按键进行操作。图1示出的按键103b不需要电流供应。也许仅需要上拉电阻器。可替换地，这里也能够采用电容性方法，从而实现触摸操作。

然而，集成的无线电装置104或无线电单元104保持断开，直至能量存储装置126产生必要的缓冲效果。无线电装置104可以是具有大的尖峰电流消耗的电子模块。

控制装置120被构造成使得其具有低的电流消耗并且供应电压V_DD在非缓冲状态下不被加载或者被轻微地加载。能够通过多种措施影响微处理器120的电流消耗。例如，CPU 120能够转入到待机状态，或者时钟频率能够被改变，其中，高的时钟频率对应于高的电流。能够以缓慢的处理为代价来实现较低的电流消耗。但是也可以例如经由UART接口、 SPI或者I2C接口或者通过比较器来激活或者去激活一些硬件组件。作为用于影响电流消耗的另外的措施，可以断开微处理器的集成接口。断开是必要的，这是因为这些接口利用时钟信号运行，并且由此即使在当前不发生数据通讯时仍消耗电流。

由于控制装置120的小的电流消耗的原因，在启动阶段中，即在直至能量存储装置126还没有准备好的时间内，用于设备100的总电流需求保持在特定的极限值之下。即使在电流源同时被控制装置120和能量存储装置126的充电电流加载时，虽然大的能量存储器已经正被充电，但最终的电流也能够经由电阻器113c仍保持在极限电流以下。控制装置 120被构造成使得具有高的电流消耗的电流耗电部(例如无线电装置104) 一旦在能量存储装置126被充电之后就被接通。耗电部的接通可以通过施加合适的电压来实现。

通过连接设备102，持续地保持在供应支路中的电流限制装置例如能够在输入端子116或者汇流排127、128中被替换。因此避免了必须使用电流限制装置，其中，该电流限制装置在电流峰值快速上升时间的情况下必须通过与上升时间相对应的调节来非常快速地做出反应。为了对电流尖峰的快速上升时间做出反应而具有相应地快速的调节的组件也许本身具有高的电流消耗，并且也许在运行期间在输入端子116或者输出端子126中的持续保留导致高的损失。通过连接设备102，电流限制装置 123能够仅被临时地使用，由此能够实现电路100的良好效率。

图2示出电路100(尤其是图1中的设备100)的负责电流源的部件的一部分180。该电路部分包括供应线路106以及具有线圈112c和电阻器 113c的EX和EMC保护装置117。在图2中示出的状态中，能量存储装置126还未连接至输入端子116，从而输入端子116仅与汇流排127(尤其是与输出端子129a)连接，并且因此汇流排127承载未被示出的功率源的供应电位V_DD。因为输入端子116和汇流排127连接，因此二者能够被构造为供应支路或者供应线路。通过控制线路130，经由控制装置(在图2中未示出)的控制信号来控制开关S1。

图3示出根据本实用新型的示意性实施例的对应于图1中的布置的用于设备100的模拟模型的电路图。在该电路图中，功率源200、电流源 200或者电压源200V1被构造成具有V1＝3.1V的电压源。电压V1作为 V_IN被进一步输送至前置的电阻器113c。前置电阻器113c R5用于电路(例如现场设备的电路100)的本质安全性。在前置的电阻器113c上施加电压 V_IN。前置电阻器113c R5连接到线圈112c L1。电阻R5被构造成具有120 欧姆，且线圈L1被构造成具有1000nH。线圈是EMC滤波电感器112c，并且通过大小为1μF的EMC滤波电容器150和电阻器201R9连接到接地端子115。连接设备102的输入端子116连接到EMC滤波电感器112c 和EMC滤波电容器150。在输入端子116上还连接有充电装置123或者电流限制器123，电流限制器123基本上具有运算放大器202U1和由运算放大器控制的晶体管203M1，晶体管203M1被构造成用于电流限制器的控制元件。

电流限制装置123的输出端124经由输出线路124连接至能量存储装置126，能量存储装置126通过由输出线路124提供的经调节的电流进行充电。能量存储装置126C1被构造为具有电容值400μF的电容器。在能量存储装置上施加有电压V_ISTAB，控制装置120通过该电压能够测定存储器装置126的充电状态。能量存储装置126经由具有3欧姆大小的电阻204R1连接至接地端子115。

开关S1布置在输入端子116与能量存储装置126之间，并且在模拟电路中在时间上由电压源205V3控制。电压源205V3在115处连接到接地端子GND。由电压源205V3发送至S1的控制信号对应于来自控制单元120的控制信号130。因此，V3模拟了用于开关S1的切换信号。端子115用于开关S1的正确连接。开关S1用于将能量存储器126切换到供应支路116或者输入端子116上。控制装置120和所有低电流需求耗电部由电流沉(current sink)I2表示，电流沉布置在汇流排127处。在图3中，用于电路V_OUT的供应电压对应于供应电压V_DD。V_BT在模拟中并不被单独地提供，并且因此与V_OUT一同下降。在模拟中也没有设置开关 S2。开关S2的切换功能在模模拟中通过与开关S2的切换相对应的受控电流沉I1来实现和模拟。该电流沉I1在设定的启动时间之后开始模拟高的流耗电部的电流脉冲。由此，可以在模拟中放弃开关S2。

例如，高电流需求耗电部(例如无线电模块104)在模拟中由用于电流的电流沉I1表示，电流沉I1在脉动运行中接通或者断开，其中，在模拟启动之后出现1.76s的第一脉冲。电流沉I1模拟两个电流，即作为用于蓝牙模块的基础负载和/或待机电流的10μA的电流以及对应于在接通的蓝牙模块104的情况下实际出现的电流的15mA的电流。用于电流沉I1 的上升时间并定义为0.01ms，并且用于电流沉I1的下降时间同样被定义为0.01ms。电流脉冲的接通时长被定义为1ms，并且周期时长被定义为 100ms。执行100个循环，其中循环的数量不受限。因此，电流沉I1模拟脉动的耗电部104或者一组耗电部(例如无线电模块104或者闪存介质) 的电流需求，尤其是具有短时的高电流需求的设备的电流需求。

电流沉I2 120模拟具有500μA的电流消耗的基本恒定的负载，并且基本上用于模拟控制装置120的电流需求。一旦脉动的耗电部的电流需求由电流沉I1 104表示，那么在图3的模拟电路中就可以放弃开关S2。该脉动运行模拟了临时接通，并模拟在电容器126接通时的时间点的无线电模块的与临时接通相关的高电流需求。汇流排128将电流沉104连接到输入端子116。S1的切换和I1的脉冲运行的启动在时间上的顺序在模拟中被固定地设定。没有提供用于S1的运行的单独的计时器控制或者电压测量。电容器126的接通的计时器控制通过电压源V3的时间特性来确定。电压源V3在1.7s后接通S1，并且电流沉I1在1.75s后开始脉动运行。

图4示出利用根据图3的电路装置执行的模拟的评估结果，该模拟反映出S1的实际特性和物理特性。图表400示出该结果，并形成具有第一横轴401、在从-0.3伏特至+4.2伏特的电压值中以0.3伏特电压增量标定的第一纵坐标402以及在从0.0mA至2.0mA的电流值中以0.1mA的电流增量标定的第二纵坐标403的坐标系。横坐标401自身表示在0秒至2 秒的范围中的时间走向，该时间走向包括接通过程。这里，时间点0.0s 表示模拟开始的时间点，并且在1.7s时也就是在能量存储装置126被完全充电之后，通过电压源V3来操纵开关S1。在图4中没有以曲线示出 V3在时间上的走向，也就是S1的时间特性的走向。

图4示出被施加到汇流排127上的电压V_OUT 404的走向。此外，示出通过电阻器R5 13(用于本质安全性的前置电阻)的电流的走向405-I_R5。此外，还示出脉动的电流沉I1 406的电流走向，即高电流需求设备104 的电流走向。此外，还示出能量存储装置126上的电压的走向VISTAB 407，该走向表示在稳定的电流的情况下电压的走向。能量存储装置126 上的电压VISTAB 407由于恒定的充电电流的原因而线性地上升，该充电电流通过电流限制器123而保持在恒定的值。输出电压V_OUT 144在几微秒之后上升到大约3.1V的额定值。然而，通过在具有500μA的I2处的负载，输出电压V_OUT总是小于3.1V。

在1.7秒之后，能量存储装置126C1被充电。也就是说，在1.7秒之后，能量存储装置126能够被使用，并且因此接通开关S1。开关S1 的接通通过电压源205V3的接通来模拟。开关S1的接通在1.7秒之后出现。通过接通开关S1，电压V_OUT 404利用C1 126进行缓冲。从开关 S1被接通的时间点开始，电流沉104I1被加载例如具有15mA的电流尖峰的输出电压V_OUT，如图表线406所示出。V_OUT在图4中作为图表线 404被示出。高电流需求耗电部的接通在图4中通过曲线406的矩形的和跳跃的走向示出，该耗电部在大约1.75s时接通并且在1ms之后再次断开。电压V_OUT 404在电流负载I1的矩形脉冲期间仅短时地下降到大约 2.95伏特。该事实在图5中被示意性地示出。一旦所有在汇流排127、 128上连接的组件或者部件承受大约2.95伏特的扰动，那么它们基本上能够在没有损害的情况下通过连接电路运行。相应的组件是否能够以该电压工作的信息被记录在相应的数据表中。表示通过输入电阻器113c R5 的电流的走向的电流曲线405-I_R5示出该电流I_R5不超过1.28mA的最大值。即使在高达15mA的通过耗电部104的高电流负载的情况下，尽管在连接的电子器件(尤其是耗电部104)中流动15.5mA的内部电流，但电压源200或者电流源200不被加载有高于大约1.28mA的电流。

图5示出图4中的图表的在1.7490至1.7520秒的范围中的部分。该部分示出在高的电流负载期间所观察的量值的电流和/或电压走向。相应的部分不仅在图4中而且在图5中由标号A标示。

在模拟中，显然地，连接设备102适于执行电流限制，从而优化被本质安全地供电的电子组件的启动性能。

图6示出显示装置103a和输入装置103b与多个现场设备601、602、 603、604的连接。显示装置103a和被构造成键盘103b的输入装置103b 联合地形成圆形的操作件605，操作件605能够相应地被安装到现场设备 601、602、603、604中的一者的盖子606、607、608、609中。与现场设备的连接通过接触面105实现，在图6中将接触面105示意性地示出为或门，从而象征性地表示用于多个现场设备601、602、603、604的操作件的可交换性。作为或门的图示旨在表明：模块605能够被更换，并且数据线路107、108和供应线路106、109能够经由接触面105进行引导。这些线路组合成总线。通过该总线，不仅能将数据发送给103a，也能向 601、602、603、604报告103b的状态。在此，可以交换模拟信号、数字信号、切换信号和/或数据。操作装置605的操作在现场实现，这是因为仅能够提供虚拟的信息并且/或者能够通过键盘103b输入能触知的输入信号。

图7示出输入装置705，除了显示装置103a和输入装置103b之外，输入装置705还通过无线电装置104提供无线电连接701。通过无线电连接(例如蓝牙连接)701，同样具有无线电模块的便携式计算机702能够通过连接703来无线电地交换模拟信号或者数字信号的形式的数据。在图6 中，触觉信号或者视觉信号(即，电机械输入)能够立马在操作件705处被直接交换。触觉输入和视觉信号通过相应的总线线路和/或接触面105进一步被传送至相应的现场设备601、602、603、604。移动输入装置(例如具有相应的应用的智能电话706)同样可以通过无线电连接707与输入装置705无线电地接触并且交换数据。因此，利用相应地配备的模块705(例如通过蓝牙)能够提供另外的运行模式。除了例如通过显示装置103a、 103b直接在操作件705上的现场操作之外，远程基站702、706也能够与操作装置705或者与现场设备601、602、603或者604交换信息。

图8示出根据本实用新型的示意性实施例的用于连接输出端子与输入端子的方法的流程图。该方法在启动状态S801下开始。例如在接通功率源之后在步骤S802中通过充电装置实现对能量存储装置的受控充电，其中，输入端子通过充电装置与能量存储装置连接。

在步骤S803中，识别能量存储装置的充电状态，并且如果达到能能够预先设定的的充电状态，那么就在步骤S804中将能量存储装置连接到输入端子。

在能量存储装置与输入端子的连接期间或之后，在步骤S805中将输入端子连接到输出端子。

在步骤S806中，该方法结束。

此外，应该指出的是，“包括”和“具有”并不排除另外的部件或者步骤，并且“一”或者“一个”不排除多个。此外，应该指出的是，参考以上的实施例描述的特征或者步骤也能够组合到另外的以上描述的实施例的特征或者步骤中。在权利要求中的参考标记不应该被视为是限制性的。