具有电流接口的变送器电路以及具有这种变送器电路的测量设备的制造方法_2

文档序号:9240272阅读:来源:国知局
时间中断正常的测量运行的 情况下也可以实现。
[0011] 为了解决该任务,本发明涉及一种变送器电路,其用于将代表例如在预定的测量 范围内随时间改变的物理和/或化学被测变量的时间变化曲线的数字测量信号转换为具 有信号电流(其电流强度代表被测变量的测量值)的依赖于上述数字测量信号的模拟测量 值信号。变送器电路为此包括具有控制输入端、电流信号输出端和电流输出端的电流接口 和微处理器,该微处理器具有针对数字测量信号的测量信号输入端、与电流接口的电流信 号输出端连接的电流信号输入端和与电流接口的控制输入端连接的控制输出端。在根据本 发明的变送器电路中,电流接口此外被设置成用于可以使信号电流流过电流输出端,并且 在此期间,将信号电流的电流强度调节到与瞬时施加在控制输出端上的控制值相当的静态 电流强度水平,使得其中每个静态电流强度水平根据电流接口固有的、例如线性的特性曲 线函数分别依赖于附属的控制值;并且还在电流信号输出端上输出电流值序列,即在不同 的时间点上获得的、瞬时代表电流强度的数字电流值的代表信号电流的电流强度的时间变 化曲线的序列。此外,在根据本发明的变送器电路中,微处理器被设置成用于基于测量信号 输入端上的数字测量信号生成测量值序列,即在不同的时间点上获得的、分别瞬时代表被 测变量的数字测量值的代表被测变量的时间变化曲线的序列,并且基于测量值序列生成控 制值序列,即针对电流接口的数字控制值的序列,并且在控制输出端上将其输出,以及基于 控制值序列和电流值序列,即例如基于至少暂时存储的控制值以及至少暂时存储的数字电 流值来监控和/或检验电流接口。
[0012] 此外,本发明涉及一种测量设备,其包括测量传感器以及与测量传感器电联接的 例如安装在电子器件壳体中的测量设备电子器件,其中,测量传感器用于检测例如在预定 的测量范围内随时间改变的物理和/或化学被测变量并且生成至少一个代表被测变量的 时间变化曲线的模拟测量信号;测量设备电子器件被设置成用于将模拟测量信号转换为这 种必然代表被测变量的时间变化曲线的数字测量信号,并且这种测量设备电子器件具有所 述变送器电路
[0013] 按照根据本发明的变送器电路的第一设计方案,微处理器被设置成用于基于控制 值序列和电流值序列,例如基于至少暂时存储的控制值以及至少暂时存储的数字电流值来 检验电流接口,即,获知控制值与至少一个附属的数字电流值之间的偏差;并且/或者确定 上述电流值与控制值偏差多少;并且/或者获知电流接口依赖于数字控制值调节静态电流 强度水平时所依据的当前的特性曲线函数;并且/或者确定电流接口依赖于数字控制值调 节静态电流强度水平时所依据的当前的特性曲线函数与之前针对电流接口获知的特性曲 线函数是否存在偏差或者偏差多少。
[0014] 按照根据本发明的变送器电路的第二设计方案规定,电流接口具有释放输入端, 并且微处理器具有与电流接口的上述释放输入端连接的释放输出端,并且电流接口此外被 设置成用于在释放输入端上提供激活电流信号输出端的控制指令之后,在电流信号输出端 上输出电流值序列,或者说微处理器被设置成用于生成用于激活电流信号输出端的控制指 令并且在释放输出端上将其输出。此外,本发明的该设计方案进一步规定,电流接口短时间 地,例如在激活电流信号输出端的控制指令消失的情况下或者在释放输入端上提供由微处 理器生成的解除激活电流信号输出端的控制指令之后,在电流信号输出端上不输出电流值 序列。这例如也通过如下方式来实现,即,使激活时间比解除激活时间要短,该激活时间是 在预定的运行时间段上累积的总时间,电流接口在其间在电流信号输出端上输出电流值序 列,该解除激活时间是在预定的运行时间段上累积的总时间,电流接口在其间在电流信号 输出端上不输出电流值序列。
[0015] 按照根据本发明的变送器电路的第三设计方案,该变送器电路被设置成用于短时 间地,例如主要地在正常运行模式下运行,在该正常运行模式下,被测变量仅在为之预定 的具有通过被测变量的预定的最小的测量值确定的范围下限和通过被测变量的预定的最 大的测量值确定的范围上限的测量范围内随时间变化,并且在该正常运行模式下,微处理 器仅在控制输出端上输出如下控制值,其命令电流接口调节信号电流的电流强度,从而使 静态电流强度水平与此相应地位于为之预定的、与被测变量预定的测量范围对应的、进而 具有与其范围下限对应的第一边界电流强度和与其范围上限对应的与第一边界电流强度 不同的第二边界电流强度的测量区间内。第一边界电流强度在此例如可以是4mA或者更 小,尤其是大于3. 6mA,或者第二边界电流强度在此例如可以是20mA或者更大,尤其是小于 21mA〇
[0016] 按照根据本发明的变送器电路的第四设计方案,该变送器电路此外被设置成用于 例如由于变送器电路或数字测量信号的干扰,并且/或者由于位于测量范围之外的被测变 量,并且/或者由于至少一个静态电流强度水平与为之预定的控制值的不允许地高的偏差 而短时间地以特殊运行模式运行,在该特殊运行模式中,由微处理器在控制输出端上尤其 是仅输出如下控制值,其命令电流接口调节信号电流的电流强度,从而使静态电流强度水 平位于预定的测量区间之外。
[0017] 根据本发明的第五设计方案,微处理器被设置成用于基于控制值序列和电流值序 列,例如基于存储的控制值以及存储的数字电流值来获知变送器错误。
[0018] 根据本发明的第六设计方案,变送器电路被设置成用于基于控制值序列和电流值 序列至少有时检验静态电流强度水平与为之预定的控制值是否一致,或者静态电流强度水 平与为之预定的控制值偏差多少。
[0019] 根据本发明的第七设计方案,微处理器被设置成用于基于由至少两个预定的瞬时 有效的系数确定的计算规则来获知控制值序列的控制值作为测量值序列的其中至少一个 数字测量值的尤其是线性函数的函数值。进一步改进本发明的该设计方案地,微处理器此 外还被设置成用于基于控制值序列和电流值序列,例如基于存储的控制值以及存储的数字 电流值校正上述计算规则以适应电流接口依赖于数字控制值调节静态电流强度水平时所 依据的当前的特性曲线函数,例如以如下方式,即,使当前的特性曲线函数与之前针对电流 接口获知的特性曲线函数的偏差得到补偿。进一步改进本发明的该设计方案地,微处理器 被设置成用于有时例如在确定静态电流强度水平与为之预定的控制值有偏差之后,或者在 确定电流接口依赖于数字控制值调节静态电流强度水平时所依据的当前的特性曲线函数 与之前针对电流接口获知的特性曲线函数有偏差之后,获知针对至少一个瞬时有效但让要 替换的系数的至少一个替换系数。为此规定,例如之前在无干扰的正常运行模式下运行的 变送器电路自动和/或通过微处理器或从外部传送到微处理器上的控制指令控制地短时 间地置于特殊运行模式中,在该特殊运行模式中,由微处理器在控制输出端上例如仅输出 如下控制值,其命令电流接口调节信号电流的电流强度,从而使静态电流强度水平位于预 定的测量区间之外,并且在该特殊运行模式中,微处理器例如以如下方式获知替换系数, 即,为了获知至少一个替换系数,由微处理器输出至少两个彼此不同的控制值,其中至少一 个控制值命令电流接口调节信号电流的电流强度,从而使附属的静态电流强度水平位于针 对测量区间预定的最小的边界电流强度之下;并且/或者其中至少一个控制值命令电流接 口调节信号电流的电流强度,从而使附属的静态电流强度水平位于针对测量区间预定的最 大的边界电流强度之上。
[0020] 根据本发明的第八设计方案,微处理器被设置成用于获知控制值序列的控制值作 为测量值序列的数字测量值的线性函数,即基于由正好两个预定的瞬时有效的系数确定的 多项式次数为N-l= 1的多项式函数的线性函数。
[0021] 根据本发明的第九设计方案,变送器电路被设置成用于在开始运转模式下运行, 在该开始运转模式下首先启动微处理器,并且随后,即在开始运转模式期间检验电流接口。 进一步改进本发明的该设计方案地,此外还规定,微处理器在开始运转模式下检验电流接 口,其方式是,在控制输出端上输出带电零控制值(Life-Zero-Steuerwert),即如下控制 值,其命令电流接口调节信号电流的电流强度,从而使附属的静态电流强度水平与带电零 值,即将变送器电路的导电零点信号化的电流强度相当。此外还规定,微处理器在开始运转 模式下检验电流接口,其方式是,在控制输出端上,例如在稍晚的时间点上输出与带电零控 制值不同的控制值,其命令电流接口调节信号电流的电流强度Ix,从而使附属的静态电流 强度水平与位于带电零值之上的电流值,例如大于20. 5mA或小于23mA的警告电流值相当。 基于带电零控制值、至少一个与上述带电零控制值的数字电流值相当、与带电零控制值不 同的控制值以及至少一个与上述控制值相当的数字电流值,微处理器可以在开始运转模式 下检验电流接口,其方式是,获知电流接口依赖于数字控制值调节静态电流强度水平时所 依据的当前的特性曲线函数并且将其与为之预定的特性曲线函数进行比较,并且/或者获 知带电零控制值与附属的数字电流值之间的偏差,并且获知其他与带电零控制值不同的控 制值与附属的数字电流值之间的偏差,并且随后确定两个获知的偏差中的每一个是否位于 代表为之预定的允许的偏差的公差范围之内或之外。
[0022] 按照根据本发明的变送器电路的第一改进方案,此外还规定,该变送器电路此外 具有持久数据存储器。此外,微处理器可以被设置成用于将例如至少一个附属的数字电流 值和/或控制值与附属的数字电流值之间的偏差必要时连同与存储器的时间点相对应的 时间值一起非易失性地存储在数据存储器中。
[0023] 按照根据本发明的变送器电路的第二改进方案,此外还规定,该变送器电路此外 包括易失性数据存储器,其用于存储数字测量值和/或数字控制值。此外,微处理器可以被 设置成用于将数字控制值以及数字电流值暂时存储在数据存储器中。
[0024]按照根据本发明的测量设备的第一改进方案,测量设备电子器件此外还包括由微 处理器操控的显示元件,其用于显示借助微处理器生成的测量值和用于显示借助电流值和 控制值形成的值对和/或电流值与控制值的偏差和/或用于显示变送器错误。
[0025] 按照根据本发明的测量设备的第二改进方案,测量设备电子器件包括第一联接端 子和第二联接端子,其中,第一联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的第一联 接线路电连接,第二联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的第二联接线路电连 接。此外,进一步改进本发明的该设计方案地规定,电流接口的电流输出端具有两个联接电 极,在这两个联接电极中,第一联接电极与第一联接端子电连接,而第二联接电极与第二联 接端子电连接。
[0026] 按照根据本发明的测量设备的第三改进方案,测量设备电子器件包括第一联接端 子、第二联接端子、第三联接端子和第四联接端子,其中,第一联接端子被设置成用于与铺 设在变送器电路之外的第一联接线路电连接;第二联接端子被设置成用于与铺设在变送器 电路之外的第二联接线路电连接;第三联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的 第三联接线路电连接;第四联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的第四联接线 路电连接。
[0027]按照根据本发明的测量设备的第四改进方案,测量设备电子器件包括具有输入端 和至少一个输出端的能量供应电路,其被设置成用于在上述输出端上提供用于运行微处理 器和/或用于运行电流接口的有效电压。进一步改进本发明的该设计方案地,能量供应电 路此外被设置成用于引导信号电流的至少一部分并将其用于提供用于运行微处理器和/ 或用于运行电流接口的有效电压。
[0028] 按照根据本发明的测量设备的第五改进方案,测量设备电子器件包括具有输入端 和至少一个输出端的能量供应电路,其被设置成用于在上述输出端上提供用于运行微处理 器和/或用于运行电流接口的有效电压,并且测量设备电子器件包括第一联接端子、第二 联接端子、第三联接端子和第四联接端子,其中,第一联接端子被设置成用于与铺设在变送 器电路之外的第一联接线路电连接,第二联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外 的第二联接线路电连接,第三联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的第三联接 线路电连接,第四联接端子被设置成用于与铺设在变送器电路之外的第四联接线路电连 接,其中,能量供应电路的电压输入端具有两个联接电极,在这两个联接电极中,第一联接 电极与第三联接端子联接,而第二联接电极与第四联接端子联接。
[0029] 本发明的基本思想是:分别通过如下方式检验所提到类型的测量设备电子器件 或利用其形成的测量设备的电流接口,即,在相应的测量设备运行时,由针对实际调节出的 电流水平的电流接口例如自动地和/或由相应的控制指令命令地有时生成数字电流值,即 代表信号电流的瞬时调节出的电流水平的测量值,并且将其传送到微处理器上,并且借助 微处理器,例如又自动地和/或由相应的控制指令命令地将数字电流值与为之预定的之前 分别传送至电流接口的控制值进行比较,以便因此可以尽可能早地识别出可能改变电流接 口固有的特性曲线函数的可能改变,进而可以尽可能早地识别出相应的变送器电路固有的 变送器特性曲线的由此导致的改变。此外,本发明还基于如下令人惊喜的知识,即,为了获 知数字电流值所需的模拟数字转换器在其确定信号转换的精确度的特征值方面可以具有 比最后将信号电流调节到相应由微处理器预定的电流强度水平上的电流调节器的确定电 流接口的特性曲线函数的特征值高得多的长时间稳定性。相反地,针对被测变量
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