具有用于传送测量信号的可切换的测量和操作电子设备的测量装置的制造方法_3

文档序号:9650661阅读:来源:国知局
另一个插入位置J2是空的,使得串联电阻器8位于接线7与开关晶体管2之间的电流路径中。该操作方式与根据EN60947-5-6的NAMUR操作对应。如果促使开关晶体管2导通,则电流从端子块6的接线7经串联电阻器8和开关晶体管2流向端子块6的接线5。在这样的情况下,可以忽略导通开关晶体管2两端的电压降引起的流经并联电阻器3的寄生电流。最终结果是,串联电阻器8限制短路电流。
[0044]如果开关晶体管2变得不导通,电电流从端子块6的接线7发生经由串联电阻器8和并联电阻器3流向端子块6接线5。这意味着通过串联电路的电流由串联电阻器8和并联电阻器3确定。
[0045]在8.2V的标准化操作参数和对于高状态的从2.2mA至8mA的电流值以及对于低状态的从0.35mA至1.2mA的电流值的情况下,对于串联电阻器而言产生1千欧姆的典型值并且对于并联电阻器3而言产生11千欧姆的典型值。
[0046]在这种操作方式的情况下,测量过程控制器中的电流可以起到监测测量装置的线11的作用。如果实际电流值位于0.35mA之下,则该电流值可以被计算为指示线路中断,而在超过8mA的电流值的情况下,该电流可以被计算为指示短路。在检测到这样的不正确的电流值之后,过程控制器可以触发相应的警告,并且在给定情况下,导致从设备的受控操作切换到处理操作(handled operat1n)。
[0047]在第二操作方式下,诸如图2所示,测量值由所设定的电流的值表示,并且电流由过程控制器9寄存。根据熟知的工业标准,经由电流环路传输的电流位于0mA与20mA之间。
[0048]为此,从插入位置J1移除跳线4并且将跳线4引入到插入位置J2中。发生电流从端子块6的接线5经由开关晶体管2并且利用串联电阻器8的通过插入位置J2中的跳线4的分流流向端子块6的接线7。像在第一操作方式的情况下,测量装置可以通过端子块6经由2L线经由接线11和12与过程控制器9连接。
[0049]在该操作方式的情况下,根据NAMUR建议的线11的功能监测是不可能的。在该解决方案的情况下的不利之处在于,对于操作方式的每一次改变,维修技工必须访问装置,打开装置并且在装置中进行修补,即,以便将跳线4移动到相应的适当的插入位置J1或J2中。这在大规模制造厂中的广泛分布的装置的情况下或在暴露位置处的装置的情况下可能是非常麻烦的。而且,为了切换操作方式,必须打开测量装置壳体,并且接触或甚至移除电子组件。结果,因静电放电或作为在再密封壳体的情况下意外地留下的未密封的位置结果,存在损害装置电子设备的危险。两者都会导致装置的失灵或故障。
[0050]在用于测量装置以便传送测量装置的测量信号的可配置的测量和操作电子设备的图3中所示的本发明的实施例的情况下,不需要将电路切换至另一个操作方式的这样的介入。相反,切换操作方式可以例如由软件甚至在远程控制下发生。以这种方式,不仅可以节省切换操作方式的维修技工的时间成本和劳动成本,而且还增加了测量装置的可靠性,因为电子设备不因静电放电而遭到危险,并且测量装置壳体的连续密封状态通过消除打开壳体的理由而得到支持。最后,具有本发明的电子设备的测量装置可以被紧凑地构造,因为在布置电路板和部件的情况下,不再需要考虑跳线4及其插入位置J1和J2的可及性。而且,可以省略电阻器3和8以及插入位置J1和J2。
[0051]在本发明的解决方案的情况下尤其有利的是,切换电子设备的操作方式事实上可以在任何时间发生,并且根据需要频繁地进行,使得可以经由不同的传输协议几乎同时传输数据。
[0052]本发明的测量发送器包括微控制器电路,该微控制器电路在此处以集成微控制器13的形式。微控制器13的电路受到限制并且被简要地示出为框图用于解释本发明的目的。例如用于经由现场总线通信的其它电路可以以常用方式提供。所示的测量发送器包括用于提供直流电压的所谓的降压转换器14,所提供的直流电压从通常24V直流电压的内部供应电压获得。降压转换器14的输出电压可以由微控制器13经由线30控制,并且降压转换器14的输出由微控制器13经由线31监测。此外,降压转换器14的输出与作为整体以参考标记15表示的电流控制电路连接。降压转换器14的输出电压的设定经选择以匹配当前操作状态的操作参数并且还能够下降以便限制电流控制电路15中的功率损耗。
[0053]测量装置的测量和操作电子设备,尤其是测量发送器,经由接线11和12连接到电流环路。电流环路的外部由过程控制器9形成。可以在电流环路中设定表示测量值和/或以模拟或数字形式的其它数据的测量信号电流。
[0054]接线11上的输出电压经由线32监测。各种类型的一般状态和诊断信息可以源自于电压信号。
[0055]除了模拟电信号或数字PPS信号之外,常常需要经由2L电流环路传输其它信息,例如校准数据、参数数据、操作温度和电压等。为了传输该信息,将高频信号叠加在测量信号上。用于传送这样的信息的协议是例如HART(可寻址远程传感器高速通道)协议。经由去耦电容器16和带通滤波器17,从过程控制器经由2L线提供的HART输入信号从接线11引取,耦合输出并且经由线33被馈送至微控制器13以便解码和计算。
[0056]HART输出信号经线34从微控制器13输出并且被馈送至混合器19,作为在伪正弦发生器18中调节的数模转换信号。进一步的输入信号从数模转换器(DAC)20被馈送至混合器19。DAC 20在此处被示出为独立电路元件,输出表示测量值的信号。来自微控制器13的信号例如作为脉冲宽度调制信号经由线缆35输出。视需要,FPS NAMUR信号(频率/脉冲/状态)可以经由线36直接被馈送至混合器19。
[0057]混合器19在其输出上呈现与将在电流环路中设定的电流的期望值对应的信号。混合器19的输出与两个运算放大器(0PAMP)21、22的输入连接,两个运算放大器(0ΡΑΜΡ) 21,22形成电流控制电路15的输入级10。第一 0ΡΑΜΡ 21控制电流控制电路15的第一晶体管23。第一晶体管23的发射极与降压转换器14的输出连接,而集电极与电流环路的正接线(plus-connect1rOll连接。第二 0ΡΑΜΡ 22控制第二晶体管24,第二晶体管24的集电极与电流环路的正接线11连接并且其发射极与地面连接。在地面与电流环路的负接线(minus-connect1n) 12之间布置有电阻器25,电阻器25充当电流测量电阻器并且具有相应低的值。
[0058]布置在电流环路的正接线11与负接线12之间的是第三晶体管26,其中,集电极与正接线11连接并且发射极与负接线12连接。晶体管26目的支撑地被实施为具有例如1欧姆的小阻抗值的(未示出的)发射极电阻器,以便能够测量流经晶体管26的电流。
[0059]电流环路的负接线12经由线37被反馈至0ΡΑΜΡ 21、22的反相输入。此外,电流环路的负接线12与模数转换器(ADC)27连接,模数转换器(ADC)27的数字输出信号经由线缆38馈送至微控制器13的输入端口。来自电流环路的负接线12的电压信号也可以经由线39直接被馈送至微控制器13的端口连接器,用于直接的是/否配准(direct Yes/Noregistrat1n)。作为经过电阻器25的电流的功能,在电流环路的负接线12上设定对地电压差,其中,在此处计算该电压差。
[0060]具有运算放大器的电流控制器的操作对于本领域的技术人员而言是已知的,并且因此,不在此处进一步详细解释。
[0061]除上述输出之外,微控制器13具有另外的四条输出线40至43,四条输出线40至43 在附图中用 FPS_ACTIV 有源 FPS、FPS_PASSIV 无源 FPS、AKTIV_L0CK 有源锁和 PASSIV_LOCK无源锁标记。线40 (FPS_ACTIV有源FPS)通向第一晶体管23的基部,而线41 (FPS_PASSIV无源FPS)通向第三晶体管26的基部。
[0062]线42和43 (与AKTIV_L0CK有源锁和PASSIV_L0CK无源锁对应)通向0ΡΑΜΡ 21或22上的控制输入。如果输出42(AKTIV_L0CK有源锁)上的电平处于低(0V)状态或如果输出42是高电阻,则0PAMP21不能操作第一晶体管23。如果电平处高(+3V)状态,则0ΡΑΜΡ21可以操作晶体管23。以类似的方式,当输出43 (PASSIV_L0CK无源锁)上的电平处于高(+3V)状态或高电阻时,0ΡΑΜΡ 22不能操作第二晶体管24。然而,如果电平处于低(0V)状态,则0ΡΑΜΡ 22可以操作晶体管24。因此,0ΡΑΜΡ 22、23的这些输入在附图中被符号化为开关。
[0063]在与根据EN60947-5-6的NAMUR操作对应的第一操作方式下,数字FPS NAMUR信号(频率/脉冲/状态)从微控制器电路13经由线36直接被馈送至混合器19。到第一晶体管23的基部的线40 (FPS_ACTIV有源FPS)和到第三晶体管26的基部的线41 (FPS_PASSIV无源FPS)位于0V。因此,晶体管23
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