专利名称：用于过程设备的传感器/变送器即插即用的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业过程变送器和传感器。具体地，本发明涉及利用对于附着的传感器组件专用的信息来配置过程变送器。
背景技术：
工业过程变送器和传感器用于感测流过管道或包含在导管内的流体的各种特性， 并将与这些过程特性相关的信息发送至位于远离过程测量的控制、监视和/或安全系统。 传感器组件一般包括传感器、传感器线、隔离材料和安装设备。传感器组件感测过程参数， 包括压力、温度、PH或流速。通过传感器线与传感器组件电连接的过程变送器从传感器组件接收传感器输出信号。变送器读取从传感器组件接收的传感器输出信号，并将其转换为精确表示过程参数的信息。最终，变送器向控制系统发送信息。
变送器将传感器输出信号精确转换为有用信息依赖于变送器具有与传感器组件的特性相关的信息，包括传感器的范围、对特定传感器模块而言唯一的校准系数、以及传感器序号。将该传感器专用信息存储在变送器中是变送器的配置过程的一部分。不正确配置的变送器具有错误的传感器组件范围或校准系数，将向控制系统发送不精确的过程信息。
例如，为了提供精确输出，温度变送器一般需要与传感器类别(电阻温度器件 (RTD)或热电偶)、连接(2、3、或4线)、具体传感器类型(钼、K、J等)和特殊校准(包括 Callendar-Van Dusen系数)相关的温度传感器组件信息。如果替换温度传感器组件，则必须将新系数加载至变送器以维持变送器输出的精度。配置变送器是耗时的过程，需要附着分离的电连接，并将信息手动加载至变送器。该配置过程的手动性质使其不仅耗时，而且也容易出错。在将信息加载至变送器时，必须非常注意。通常可以检测到对错误信息的偶然性加载，因为得到的输出过于偏离预期结果，从而显然出现配置错误。然而，如果错误不那么极端，则可以在没有对用户进行任何警告的情况下产生严重的精度问题。
近来，已经开发了具有内部存储器的传感器组件。这样配置的传感器组件的内部存储器包含与该指定传感器组件相关联的所有配置信息。当这种传感器组件连接至有能力读取传感器组件存储器的变送器时，配置数据自动加载至变送器，完全消除配置错误。通常将具有这种能力的传感器组件和变送器称为“即插即用”。
有用的即插即用系统必须传送配置信息，而不破坏从传感器组件输出的信号的精度。一般通过针对传感器输出信号和配置信息提供分离的接线来实现。这种配置被称为混合模式接口，因为传感器组件的输出信号是模拟的，而来自内部存储器的配置信息是数字的。制定了工业标准IEEE 1451. 4，以对物理连接和即插即用设备中存储的信息进行标准化。该标准规定了分离的传感器和配置信息接线，除了一小类具有内部放大器的恒定电流器件(包括加速度计)。然而，对于大多数传感器组件(包括热电偶、RTD、压力传感器和pH 传感器)，对分离接线的要求向即插即用传感器组件的制造和使用添加了显著的成本和复杂度。
发明内容
在本发明的一个实施例中，一种具有感测元件的传感器组件通过传感器连接线将来自感测元件的传感器信号发送至附着的过程变送器。该传感器组件还具有存储器电路， 用于存储与传感器组件相关的信息。该传感器组件具有接口电路，该接口电路提供了向和来自附着的过程变送器的、对所存储信息的数字通信。该数字通信是通过传感器连接线来发送的。
本发明的另一实施例包括一种配置传感器组件/过程变送器组合的方法。传感器组件通过传感器连接线连接至过程变送器。通过传感器连接线，从过程变送器向传感器组件提供载波信号。该载波信号向与传感器组件相关联的存储器电路供电。基于存储器电路存储的传感器组件的配置数据来调制载波信号，以产生包含配置数据的调制载波信号。对调制载波信号进行解调，以获得配置数据。基于配置数据来配置过程变送器。
图IA示出了包括温度变送器的过程控制系统。
图IB示出了温度测量系统的分解图。
图2是具有传感器测量和传感器通信(包括温度变送器的自动配置)能力的温度变送器和温度传感器组件的图。
图3A和;3B是具有与2、3或4线RTD或与热电偶兼容的传感器通信和传感器测量能力的温度传感器组件的图，分别示出了 4线RTD和2线RTD。
图4A和4B是具有传感器通信和传感器测量能力的温度过程变送器的图。
图5是使用RFID电路和热电偶传感器元件的温度过程变送器和温度传感器组件的图。
图6A、6B和6C是使用RFID电路和2、3和4线RTD的温度传感器组件的图。
图7是仅与4线RTD兼容的温度传感器组件的图。
图8是仅与热电偶兼容的温度传感器组件的图。
具体实施例方式图IA和IB是示意了现有技术公知的过程测量或控制系统的图。
图IA是示意了过程测量或控制系统10的图，过程测量或控制系统10包括传感器组件/过程变送器12、控制系统16、变送线14和过程管道18。传感器组件/过程变送器可以测量多个过程特性中的任一个。在本实施例中，传感器组件/过程变送器12测量温度。 控制系统16可以使用所测量的温度信息用于各种目的，包括制作测量记录、基于该信息向控制元件提供控制指令、或者将测量报告给另一测量或控制系统。变送线14可以是多线电缆、光纤光缆或无线连接。过程管道18也可以是多种过程导管中的任一种，包括过程中间贮槽、存储罐、分裂蒸馏塔、或反应堆。传感器组件/过程变送器12安装在过程管道18上， 并通过变送线14连接至控制系统16。传感器组件/过程变送器12测量过程管道18中的温度，并通过变送线14向控制系统16发送(或变送)表示过程管道18中所测量温度的输出信号。过程测量或控制系统10可以测量过程温度，并使用该信息用于过程测量或控制目的。
图IB示出了传感器组件/过程变送器12的主要部件，包括温度传感器组件20、 温度过程变送器22和传感器线24。温度传感器组件20可以使用多种温度感测技术中的任一种，包括具有2线、3线或4线配置的热电偶和RTD。如果与指定温度传感器组件20相关联的配置数据存储在温度过程变送器22内，则温度过程变送器22与各种温度传感器组件 20中的任一种进行操作。温度传感器组件20由传感器线M连接至温度过程变送器22。
温度传感器组件20感测温度，并通过传感器线M将表示所感测温度的模拟传感器信号传送至温度过程变送器22。温度过程变送器22在将温度信息变送至控制系统(未示出)之前，基于温度过程变送器22内存储的配置数据来对模拟传感器信号进行数字化和调整。
将配置数据精确加载至温度过程变送器22是至关重要的，但是作为手动过程，容易出错并且耗时。从作为温度传感器组件20—部分的存储器位置自动加载配置数据(即插即用)是有利的，但是目前只能利用与传感器线M分离的另一组线来实现。处理额外一组线的成本和复杂度是本方法得到广泛采用的巨大障碍。本发明通过提供仅使用传感器线 24的即插即用功能来克服该问题。
图2是示意了采用本发明的传感器组件/过程变送器100的图，传感器组件/过程变送器100具有通过相同传感器线进行传感器通信和传感器测量的能力。如图2所示， 传感器组件/过程变送器100包括温度传感器组件120、温度过程变送器122和传感器线 124。温度过程变送器122包括接口电路150、传感器通信电路152、传感器测量电路154、 微处理器158、存储器160和通信端口 162。温度传感器组件120包括传感器元件170、存储器电路172和接口电路174。图2还示出了控制系统180。
温度传感器组件120由传感器线IM连接至温度过程变送器122。传感器线IM 在接口电路150处附着至温度过程变送器122。接口电路150连接至传感器通信电路152 和传感器测量电路154。传感器通信电路152和传感器测量电路巧4连接至微处理器158。 微处理器158连接至存储器160和通信端口 162。通信端口 162连接至控制系统180。
传感器线IM在接口电路174处附着至温度传感器组件120。接口电路174连接至传感器元件170和存储器电路172。
当温度过程变送器122被上电、手动信号通知、或者温度传感器组件120在一段时间的断开之后通过传感器线1 连接至温度过程变送器122时，微处理器158信号通知传感器通信电路152以从温度传感器组件120获得配置数据。传感器通信电路152向接口电路150发送用于获得配置数据的数字通信信号。接口电路150通过传感器线IM将该数字通信信号发送至接口电路174。接口电路174从存储器电路172获得配置数据，并向传感器线IM返回包含配置数据的数字通信信号。传感器线124向接口电路150发送该数字通信信号。接口电路150将该数字通信信号定向至传感器通信电路152。通信电路152从该通信信号获得配置数据，并将其发送至微处理器158。微处理器158将该配置数据存储在存储器160中。
一旦温度过程变送器122具有针对温度传感器组件120的配置数据，传感器元件 170感测温度，并将表示所感测温度的模拟传感器信号传送至接口电路174。接口电路174 将模拟传感器信号不改变地继续传送至传感器线124。传感器线IM将传感器信号承载至接口电路150。接口电路150将传感器信号定向至传感器测量电路154，在传感器测量电路 154中，将模拟传感器信号转换为数字传感器信号。该数字传感器信号被定向至微处理器 158，在微处理器158中，基于微处理器158从存储器160检索的配置数据，对该信号进行调整，以反映精确温度测量。然后，微处理器158将精确温度测量发送至通信端口 162，在通信端口 162中，将该精确温度测量变送至控制系统180。
图2所示的本发明提供了将针对温度传感器组件120的配置数据自动加载至温度过程变送器122。此外，通过用于传送传感器数据的相同接线(传感器线124)来进行温度过程变送器122的自动配置。不需要附加接线，提供了真正的即插即用功能。
除了检索配置数据之外，图2所示的发明还可以存储和检索其他类型的传感器组件相关信息，因为数字通信是双向的。取代请求配置数据，微处理器158可以信号通知传感器通信电路152以将其他数据存储在温度传感器组件120中。传感器通信电路152向接口电路150发送用于存储所述其他数据的数字通信信号。接口电路150通过传感器线IM将该数字通信信号发送至接口电路174。接口电路174将所述其他数据存储在存储器电路172 中。然后，微处理器158可以根据需要，使用用于检索配置数据的上述过程来检索所存储的其他数据。其他数据可以包括例如修订的校准系数、使用时间和安装日期。
图3A和;3B是示意了具有传感器通信和传感器测量能力的、本发明的温度传感器组件的图。所示的实施例使用通过传感器线变送的调制载波信号来从传感器组件存储器电路中读取温度传感器组件信息或将信息存储在传感器组件存储器电路中，且所示的实施例与2、3或4线RTD兼容，或与热电偶传感器类型兼容。图3A和中分别示意了 4线RTD 和2线RTD配置。
图3A示出了 4线RTD配置。温度传感器组件200包括RTD传感器元件222、旁路电容器223、传感器引线224A至224D、传感器线226A至226D、传感器组件接口电路2 和传感器组件存储器电路230。传感器组件接口电路2 包括感应耦合变压器232、解调器 234、调制器236、整流器/功率缓冲器238、以及功率调节器M0。感应耦合变压器232包括变压器线圈232A至232E。传感器组件存储器电路230包括微处理器242和非易失性存储器挝4。
如图3A所示，RTD传感器元件222连接至传感器引线224A至224D。旁路电容器 223与RTD传感器元件222并联地连接至传感器引线224B和224C。变压器线圈232A至 232D连接至传感器引线224A至224D和传感器线226A至226D。传感器线226A至226D连接至温度过程变送器。变压器线圈232E连接至解调器234、调制器236和整流器/功率缓冲器238。整流器/功率缓冲器238连接至功率调节器M0。解调器234、调制器236和功率调节器240连接至微处理器M2。微处理器242连接至非易失性存储器M4。
在典型操作中，当没有温度传感器组件信息要存储在传感器组件存储器电路中或者从传感器组件存储器电路中检索，并且仅需要温度测量时，从温度过程变送器在传感器线226B处施加电压电平。该电压电平传导通过变压器232，经由变压器线圈232B和传感器引线224B至RTD传感器元件222。与RTD传感器元件222的依赖于温度的电阻相关地， 在RTD传感器元件222两端的电压电平改变，导致改变的电压电平。改变的电压电平传导通过传感器引线2MC，经由变压器线圈232C返回通过变压器232至传感器线226C，传感器线226C将改变的电压电平传导至温度过程变送器。温度过程变送器使用电压电平的改变来确定RTD传感器元件222所感测到的温度。
如果要从传感器组件存储器电路中检索温度传感器组件信息，但是不需要温度测量(包括温度过程变送器被上电、手动信号通知、或者温度传感器组件200在一段时间的断开之后通过传感器线226A至226D连接至温度过程变送器时)，则温度过程变送器向传感器线226B发送载波信号。该载波信号传播至变压器线圈232B，变压器线圈232E通过跨过变压器232的感应，从变压器线圈232B接收该载波信号。该载波信号传播至整流器/功率缓冲器238，在整流器/功率缓冲器238中，对载波信号的交变电压进行整流、加倍并用于对存储电容器充电。存储电容器的充电和放电由功率调节器240控制。当整流器/功率缓冲器 238累积了充足的功率之后，功率调节器240将该功率提供给微处理器M2。
微处理器242从非易失性存储器244中检索先前存储的与温度传感器组件200相关的信息(包括配置数据)，并将该数字信息发送至调制器236。调制器236利用从变压器线圈232E跨过变压器232至变压器线圈232C的感应，对载波信号进行调制，以对该数字信息进行编码。调制的载波信号从变压器线圈232C传播至传感器线226C，传感器线226C将调制的载波信号传导至温度过程变送器，向温度过程变送器提供先前存储的与温度传感器组件200相关的信息。如果要发送的、先前存储的与温度传感器组件200相关的信息多于微处理器242利用整流器/功率缓冲器238可以一次累积的功率来检索和发送的信息时， 发送先前存储的与温度传感器组件200相关的信息的一部分，然后整流器/功率缓冲器238 再次累积功率，然后发送先前存储的与温度传感器组件200相关的信息的另一部分。按照需要重复该过程，以发送先前存储的与温度传感器组件200相关的信息，包括配置数据。
如果要向传感器组件存储器电路存储或从传感器组件存储器电路中检索温度传感器组件信息，同时需要温度测量，则温度过程变送器以平均电压电平向传感器线226B发送载波信号。载波信号传播通过变压器232，经由变压器线圈232B和传感器引线224B至 RTD传感器元件222。与RTD传感器元件222的依赖于温度的电阻相关地，在RTD传感器元件222两端的载波信号的平均电压电平改变，改变的载波信号传播通过传感器引线224C， 经由变压器线圈232C返回通过变压器232至传感器线226C，传感器线226C将改变的载波信号传导至温度过程变送器。温度过程变送器使用载波信号的平均电压电平的改变来确定 RTD传感器元件222所感测到的温度。
同时，变压器线圈232E利用从变压器线圈232B跨过变压器232的感应，从温度过程变送器接收载波信号。如果向温度传感器组件200发送指令，或者将信息存储在温度传感器组件200中，则载波信号将是包含在调制中编码的数字信息在内的调制载波信号。与上述未调制载波信号类似，调制载波信号也向整流器/功率缓冲器238提供功率，以供微处理器240使用。调制载波信号传播至解调器234，在解调器234中对其进行解调。解调器 234将包括配置数据在内的解调的数字信息发送至微处理器M2。微处理器242执行所接收的数字信息中包含的任何指令，并将接收的数字信息存储在非易失性存储器对4中。随着整流器/功率缓冲器238累积功率和微处理器242使用功率，指令的执行和数字信息的存储可以分步进行。
当温度过程变送器进行指示时，微处理器242从非易失性存储器244检索信息，并将该数字信息发送至调制器236。一旦温度过程变送器发送了指令，则温度过程变送器对调制载波信号的调制被挂起，仅将载波信号发送至温度传感器组件200。调制器236利用从变压器线圈232E跨过变压器232至变压器线圈232C的感应，对该载波信号进行调制，以对数字信息进行编码。调制载波信号从变压器线圈232C传播至传感器线226C，传感器线226C 将调制载波信号传导至温度过程变送器，向温度过程变送器提供先前存储的信息。
图3A所示的实施例提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取信息并将信息存储在温度传感器组件的存储器位置。使用通过传感器线变送的调制载波信号提供了双向数字通信和用于相关温度传感器组件电路的功率。这样配置的温度传感器组件在附着至具有兼容能力的温度过程变送器时是真正的即插即用。
如图3A所示，所有传感器线226A至226D附着至变压器线圈232A至232D，而只有传感器线226B和226C实际上需要感应耦合至变压器232以读取和存储信息。然而，将所有4根线感应耦合至变压器提供了制造和使用本发明的最大灵活性。当接线至温度过程变送器时，传感器线226A和226B可互换，传感器线226C和226D也是如此。理想地，传感器线226A至226D、变压器线圈232A至232D和传感器弓|线224A至224D均由相同材料制成以消除不同金属之间热电偶接点的形成。然而，使用铜线用于变压器线圈232A至232D是合理的，因为所有接点的紧密相邻产生了几乎等温的条件；因此，跨过接点产生的任何电压将互相补偿。
尽管图3A示意了使用4线RTD配置的装置，但是本领域技术人员可以认识到，也可以使用2和3线RTD和热电偶传感器类型，并且可以省略对应的传感器引线、变压器线圈和传感器线。当如图3A所示传感器引线224B和224C在RTD传感器元件222的相对侧时， RTD需要传感器引线224B与224C之间的高频旁路电容器223用于传播载波信号。旁路电容器223使载波信号传导绕过RTD传感器元件222，并且防止载波信号被RTD传感器元件 222衰减为使得与温度过程变送器的通信不能进行。备选地，对于3和4线RTD配置，载波信号可以由在RTD传感器元件222相同侧的传感器线(例如传感器线226A和226B)来传播。在这种情况下，可以省略旁路电容器223，因为载波信号不穿过RTD传感器元件222。
图:3B示意了在使用2线RTD时的独有配置。在这种配置中，与图3中不同，只有两个传感器线226B和2^C，并且无法使载波信号的传播绕过RTD传感器元件222。在图中使用2线RTD的实施例中，需要旁路电容器223来防止载波信号的不可接受的衰减。
图3A和;3B的实施例示意了使用变压器来将调制载波信号与温度传感器组件电子设备感应耦合的本发明。此外，本领域技术人员可以认识到，可以使用其他设备(包括天线)来进行感应耦合。电容耦合是另一种适于在温度传感器组件内耦合调制载波信号的方法。此外，微处理器242的功率可以由其他装置提供，包括长效电池、热离子电源和光电电源。
图4A和4B是示意了本发明的、具有通过相同传感器线进行传感器通信和传感器测量能力的温度过程变送器部分的另一实施例的两种变型的图。所示的实施例使用通过传感器线变送的调制载波信号来从传感器组件存储器电路中读取温度传感器组件信息，或者将温度传感器组件信息存储在传感器组件存储器电路中(传感器通信)，同时还通过相同传感器线来接收精确的温度传感器信号(传感器测量)。
图4A示意了温度过程变送器300，包括接口电路302、传感器通信电路304、传感器测量电路306、微处理器308、存储器310和通信端口 312。传感器通信电路304包括电源和时钟314、调制器316、解调器318和电压调节器320。接口电路302包括信号分离器 324。传感器测量电路306包括传感器滤波器3 和A/D转换器328。图4A还示出了传感器线330和控制系统332。
传感器线330在接口电路302处从温度传感器组件附着至温度过程变送器300。 在接口电路302内，传感器线330电连接至信号分离器324。信号分离器3M连接至调制器316、解调器318和传感器滤波器326。调制器316连接至电源和时钟314以及微处理器 308。解调器318连接至电压调节器320和微处理器308。电压调节器320连接至电源和时钟314以及A/D转换器306。A/D转换器306连接至传感器滤波器3 和微处理器308。 微处理器308连接至存储器310和通信端口 312。通信端口 312连接至控制系统332。
温度过程变送器300的操作开始，电源和时钟314以电压电平来创建交变电压载波信号。该信号被发送至调制器316，在调制器316，基于来自微处理器308的输入，对载波信号进行调制，以对指令或信息进行数字编码。位于该电压电平的调制载波信号传播通过信号分离器3M并通过传感器线330传播至温度传感器组件。如果没有指令或信息要发送， 则位于该电压电平的载波信号以未调制形式传播至温度传感器组件。
温度过程变送器300还通过传感器线330，在接口电路302处，从温度传感器组件接收返回载波信号。如果位于该电压电平的载波信号是从温度过程变送器300以未调制形式发送的，则温度传感器组件通过对返回载波信号进行调制，可以具有数字编码信息(包括配置数据)，如以上图2的讨论中所述。此外，如以上图2的讨论中所述，返回载波信号的电压电平可能已经改变，创建包含温度信息的模拟传感器信号。在接口电路302处接收的返回载波信号在信号分离器3M处分离，并传播至解调器318和传感器滤波器326。
如果返回载波信号包含来自温度传感器组件的数字编码信息(包括配置数据)， 则解调器318对返回调制载波信号进行解调。解调器318将解调数字信息发送至微处理器 308。微处理器308可以将接收的数字信息(可以包括配置数据)存储在存储器310中，或者可以将其发送至通信端口 312，在通信端口 312处将其变送至控制系统332。
传感器滤波器3 滤除与返回载波信号相关联的高频电压波动或者其他高频干扰，并将模拟传感器信号继续传送至A/D转换器306。A/D转换器306将模拟传感器信号转换为数字传感器信号，并将其发送至微处理器308。微处理器308从存储器310中检索配置数据，并基于配置数据来调整数字传感器信号，以反映精确的温度测量。然后，微处理器 308将精确的温度测量发送至通信端口 312，在通信端口 312处将其变送至控制系统332。
电压调节器320从电源和时钟314接收功率，并对其进行调节，以向A/D转换器 306和解调器318提供功率。
图4A中所示的实施例提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取信息并将信息存储在温度传感器组件的存储器位置。使用通过传感器线变送的调制载波信号提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。此外，传感器通信和传感器测量可以同时进行。对于即使是温度测量中的短暂中断也不能容许的过程而言，这是关键优点。
在图4A所示的实施例中，传感器测量和传感器通信可以同时进行。然而，在一些情况下(包括低功率电流环路应用或无线变送器应用)，可能只有足够的功率来进行传感器测量或传感器通信之一。在图4B所示的实施例中，传感器测量和传感器通信中的每一个仅在单独的操作模式期间进行，分别为测量模式和通信模式。
图4B示意了温度过程变送器400，包括接口电路402、传感器通信电路404、传感器测量电路406、微处理器408、存储器410和通信端口 412。传感器通信电路404包括电源和时钟414、调制器416、解调器418和电压调节器420。接口电路402包括信号切换器 424。传感器测量电路406包括传感器滤波器似6和A/D转换器428。图4B还示出了传感器线430和控制系统432。
传感器线430在接口电路402处从温度传感器组件附着至温度过程变送器400。 在接口电路402内，传感器线430电连接至信号切换器424，信号切换器似4连接至调制器 416和解调器418。根据切换位置，信号切换器似4还连接至传感器滤波器426。调制器416 连接至电源和时钟414以及微处理器408。解调器418连接至电压调节器420和微处理器 408。电压调节器420连接至电源和时钟414、A/D转换器406和微处理器408。A/D转换器 406连接至传感器滤波器似6和微处理器408。微处理器408连接至信号切换器424、存储器410和通信端口 412。通信端口 412连接至控制系统432。
温度过程变送器400通过关闭传感器测量电路406来发起通信模式。微处理器 408指示电压调节器410关闭对A/D转换器428的供电。微处理器408还指示信号切换器 424将传感器线430从传感器滤波器4 断开，并将传感器线430连接至传感器通信电路 404。信号切换器4M位置的改变将对传感器滤波器4 从而对A/D转换器428的所有输入断开。这关闭了传感器测量电路406的功率消耗。将电源和时钟414创建的交变电压载波信号发送至调制器416，在调制器416，基于来自微处理器408的输入，对载波信号进行调制，以对指令或信息进行数字编码。调制的载波信号传播通过信号切换器4M并通过传感器线430传播至温度传感器组件。如果没有指令或信息要发送，则载波信号以未调制形式传播至温度传感器组件。
在通信模式期间，温度过程变送器400还通过传感器线430，在接口电路402处，从温度传感器组件接收返回载波信号。如果该载波信号是从温度过程变送器400以未调制形式发送的，则温度传感器组件通过对返回载波信号进行调制，可以具有数字编码信息(包括配置数据)，如以上图2的讨论中所述。信号切换器似4将在接口电路402处接收的返回载波信号定向至解调器418。解调器418对返回调制载波信号进行解调。解调器418将解调的数字信息发送至微处理器408。微处理器408可以将接收的数字信息(可以包括配置数据)存储在存储器410中，或者可以将其发送至通信端口 412，在通信端口 412处将其变送至控制系统432。
温度过程变送器400通过重新激活传感器测量电路406并去激活传感器通信电路 404来发起测量模式。微处理器408指示电压调节器420将功率连接至A/D转换器4 并断开对解调器418的供电。微处理器408还指示信号切换器似4将传感器线430从传感器通信电路404断开，并将传感器线430连接至传感器滤波器426，从而连接至A/D转换器 428。电压调节器420从电源和时钟414接收功率，并对其进行调节以向A/D转换器406提供功率。
在测量模式期间，温度过程变送器400通过传感器线430，在接口电路402处，从温度传感器组件接收模拟传感器信号。该模拟传感器信号包含温度测量信息。在接口电路 402处接收的返回模拟传感器信号通过信号切换器4M定向至传感器滤波器426。
传感器滤波器4 滤除与该模拟传感器信号相关联的高频电压波动，并将模拟传感器信号继续传送至A/D转换器406。A/D转换器406将模拟传感器信号转换为数字传感器信号，并将其发送至微处理器408。微处理器408从存储器410中检索配置数据，并基于配置数据来调整数字传感器信号，以反映精确的温度测量。然后，微处理器408将精确的温度测量发送至通信端口 412，在通信端口 412处将其变送至控制系统432。
图4B中所示的实施例提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取信息并将信息存储在温度传感器组件的存储器位置。使用通过传感器线变送的调制载波信号提供了双向数字通信。此外，在图4B的实施例中，传感器测量和传感器通信中的每一个仅在单独的操作模式期间进行，分别为测量模式和通信模式。这种特征带来了对应用即插即用的优点，包括低功率电流环路应用或无线变送器应用，其中可能只有足够的功率来进行传感器测量或传感器通信之一。
图5是使用RFID电路的温度过程变送器和温度传感器组件的图。在本实施例中， 使用天线来将调制载波信号与温度传感器组件电子设备和与温度过程变送器电子设备感应耦合。这种配置提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的RFID芯片上存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的RFID芯片上的存储器位置。所读取或存储的数字信息可以是配置数据。与利用传统无线RFID技术的可能情况相比，通过传感器线来变送调制载波信号将RFID信号传播得远得多。本实施例提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。
图5示意了温度传感器组件/温度过程变送器500，包括温度传感器组件502、温度过程变送器504和传感器线506A和506B。温度传感器组件502包括热电偶传感器元件508、RFID芯片510和RFID芯片天线512。温度过程变送器504包括变送器天线514、 阻止电容器516、传感器滤波器518、A/D转换器520、RFID读取器IC 524,RFID读取器天线 526、微处理器5 和功率缓冲器530。
如图5所示，温度传感器组件502由传感器线506A和506B连接至温度过程变送器504。在温度传感器组件502内，传感器元件508连接至传感器线506A和506B。传感器线506A和506B在温度传感器组件502内的部分是卷绕在RFID芯片天线512附近，RFID芯片天线512连接至RFID芯片510。
在温度过程变送器504内，传感器线506A和506B连接至传感器滤波器518，传感器线506A或506B中的任一个(示意为传感器线506A)连接至变送器天线514，而传感器线506A或506B中的另一个(示意为传感器506B)连接至阻止电容器516，阻止电容器516 接着连接至变送器天线514。变送器天线514靠近RFID读取器天线526，RFID读取器天线 5 连接至RFID读取器IC 524。RFID读取器IC 5M连接至微处理器5 和功率缓冲器 530。微处理器5 连接至功率缓冲器530。传感器滤波器518连接至A/D转换器520。
当温度过程变送器504被上电、手动信号通知、或者温度传感器组件502在一段时间的断开之后通过传感器线506A和506B连接至温度过程变送器504时，微处理器5 信号通知RFID读取器IC 524向温度传感器组件502请求配置数据。RFID读取器IC 524产生载波信号，该载波信号被调制以对请求进行编码，并将调制的载波信号传导至RFID读取器天线526。RFID读取器天线5 利用跨过将RFID读取器天线5 与变送器天线514分隔的较小距离的感应，将调制载波信号发送至变送器天线514。调制载波信号沿传感器线 506A和506B，从变送器天线514传播至温度传感器组件502。在到达温度传感器组件502 时，调制载波信号利用跨过将传感器线506A和506B的卷绕部分与RFID芯片天线512分隔的较小距离的感应，从传感器线506A和506B中卷绕在RFID芯片天线512附近的部分发送至RFID芯片天线512。调制载波信号从RFID芯片天线512发送至RFID芯片510。除了包含针对配置数据的编码的请求之外，调制载波信号还向RFID芯片510提供功率，使得 RFID芯片510可以处理编码的请求，对载波信号进行重新调制以对所请求的配置数据进行编码，并利用来自RFID芯片天线512的感应，将重新调制的载波信号发送至传感器线506A 和506B的卷绕部分。重新调制的载波信号经由传感器线506A和506B至温度天线514，从温度传感器组件502传播至温度过程变送器504。温度天线514经由RFID读取器天线526， 将重新调制的载波信号从温度天线514发送至RFID读取器IC524。RFID读取器IC 5 对重新调制的载波信号进行解调，并将配置数据发送至微处理器528，微处理器5 将配置数据存储在本地存储器中。
一旦温度过程变送器504具有针对温度传感器组件502的配置数据，传感器元件 508感测温度，创建模拟传感器信号。如图5所示，传感器元件508是热电偶类型，因此，模拟传感器信号是在传感器元件508两端的电压电平的改变。模拟传感器信号经由传感器线 506A和506B，不经传感器线506A和506B的卷绕部分改变地从温度传感器组件502传导至温度过程变送器504。在温度过程变送器504，该模拟传感器信号穿过传感器滤波器518 (传感器滤波器518滤除高频干扰)，包括在传感器线506A和506B上传播的任何调制载波信号，并继续传送至A/D转换器520。此外，阻止电容器516防止温度天线514将模拟传感器信号短接。A/D转换器520将模拟传感器信号转换为数字传感器信号，并将其发送至微处理器528。微处理器5 从本地存储器中检索配置数据，使用配置数据来反映精确的温度测量。
除了检索配置数据之外，图5所示的实施例还可以存储和检索其他类型的温度传感器组件相关数字信息，因为数字通信是双向的。
在一些应用中(包括低功率电流环路或无线变送器应用)，RFID读取器IC 5 持续地需要比可用功率更多的功率。功率缓冲器530监视可用变送器功率，并对超出温度过程变送器504的其他操作所需功率的功率进行累积。一旦累积了充足的功率，则功率缓冲器530将该状态传送至微处理器528。一旦微处理器5 发起与温度传感器组件502的数字通信，则RFID读取器IC 526使用来自功率缓冲器530的累积功率。
如图5所示，温度过程变送器504中的感应耦合天线514和5 可以包括由空气间隙或空心变压器部件分隔的简单卷绕线。当需要在电流上将微处理器528与传感器线 506A和506B隔离时，这种配置是有益的。备选地，如果不需要电流隔离或者如果利用其他方式来提供电流隔离，则RFID读取器IC 524可以直接耦合至传感器线506A和506B，同时
15保留阻止电容器516。
类似地，尽管图5所示的温度传感器组件502中的感应耦合是在RFID芯片天线 512与传感器线506A和506B卷绕在RFID芯片天线512附近的部分之间，但是这种功能也可以由温度传感器组件502中的空心变压器部件来执行。然而，从传感器元件508至温度过程变送器504保持传感器线506A和506B不中断，不穿过任何电学部件，消除了模拟传感器信号恶化的机会。
尽管图5示意了使用RFID电路和热电偶类型的传感器元件的本发明，但是也可以使用2、3和4线RTD。图6A、6B和6C是使用RFID电路和2、3和4线RTD的温度传感器组件的图。与图5公共的所有组件和操作如针对图5所述。
图6A示出了使用2线RTD传感器元件532的温度传感器组件502的实施例。该实施例包含与2线RTD传感器元件532并联的附件部件高频旁路电容器534。
图6B示出了使用3线RTD传感器元件536的温度传感器组件502的实施例。附加传感器线506C连接至RTD传感器元件536的一侧，传感器线506A和506B连接至另一侧。 与图5中一样，除了发送模拟传感器信号之外，传感器线506A和506B传播调制载波信号。 传感器线506C仅发送模拟传感器信号。
图6C示出了使用4线RTD传感器元件538的温度传感器组件502的实施例。附加传感器线506C和506D连接至RTD传感器元件538的一侧，传感器线506A和506B连接至另一侧。与图5中一样，除了发送模拟传感器信号之外，传感器线506A和506B传播调制载波信号。传感器线506C和506D仅发送模拟传感器信号。
如图5和6A至6C中所示，使用天线来将调制载波信号与温度传感器组件电子设备和与温度过程变送器电子设备感应耦合，提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的RFID芯片上存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的RFID芯片上的存储器位置。本发明的该实施例利用了低成本、广泛可用的RFID技术。然而，与利用传统无线RFID 技术的可能情况相比，通过传感器线来变送调制载波信号，将RFID信号传播得远得多。本实施例仅使用用于即插即用功能的传感器线，提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。
图7是示出了仅适于4线RTD的本发明的实施例的图。这种配置也提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的存储器位置。所读取或存储的数字信息可以是配置数据。本实施例提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。然而，在本实施例中，传感器测量和传感器通信中的每一个仅在单独的操作模式期间进行，分别为测量模式和通信模式。
图7示出了温度传感器组件/过程变送器600，包括温度传感器组件612、温度过程变送器614和传感器线616A至616D。温度传感器组件612还包括传感器元件618、存储器电路620、传感器线二极管622和存储器电路二极管624。传感器元件618是4线RTD。
如图7所示，温度过程变送器614由传感器线616A至616D连接至温度传感器组件612。在变送器614与传感器线二极管622之间，存储器电路620连接至传感器线616。 存储器电路620还连接至存储器电路二极管624，存储器电路二极管6M连接至传感器线616D。传感器线616A和616B连接至传感器元件618的两侧之一。传感器线616C和616D 连接至传感器元件618的两侧中的另一侧。
在传感器测量期间，温度过程变送器614将恒定电流穿过传感器线616A，跨过传感器元件618，返回通过传感器线616D。跨过传感器元件618的电阻的电压降是所感测的温度的函数。传感器线616B和616C测量跨过传感器元件618的电压降，并将该模拟传感器信号测量传导回温度过程变送器614。在这些条件下，流过传感器线二极管622的电流未受阻止。存储器电路二极管6M通过阻止电流从传感器线616A中的较高电压电平至传感器线616D中的较低电压电平，防止穿过存储器电路620的任何电流。所有4个传感器线 616A至616D能够在4线RTD测量中执行其正常功能。
在传感器通信期间，温度过程变送器614将电流的极性反转。传感器线二极管622 防止任何电流通过感测元件618，而存储器电路二极管6 允许电流流至存储器电路620。 温度过程变送器614可以通过传感器线616D和616A与存储器电路620通信，而不受传感器元件618的任何影响。
存储器电路二极管6M可以具有非常低的漏电流，因为在传感器测量期间通过存储器电路二极管6M的任何电流泄漏将导致温度测量误差。存储器电路二极管6M可以是具有非常低漏电流的二极管，或者被配置为二极管的N-JFET (其中源极和漏极连在一起)。 这样配置的N-JFET也是恒定电流二极管，保持电流随着电压改变而相对恒定。
尽管图7所示的实施例仅适于4线RTD，但是这种配置确实提供了在不使用超出4 线RTD中通常使用的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的存储器位置。本实施例在单独的操作模式期间(分别为通信模式和传感器模式)提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。
图8是示出了本发明的另一实施例的图，该实施例仅适用于热电偶。这种配置也提供了在不使用与承载传感器信号的线分离的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的存储器位置。所读取或存储的数字信息可以是配置数据。本实施例提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。与图7中的实施例类似，传感器测量和传感器通信中的每一个仅在单独的操作模式期间进行，分别为测量模式和通信模式。
图8示出了温度传感器组件/过程变送器700，包括温度传感器组件712、温度过程变送器714和传感器线716A和716B。温度传感器组件712还包括传感器元件718、存储器电路720、电阻器722A和722B、加速电容器724A和724B、n通道JFET 726,ρ通道JFET 728、ρ通道MOSFET 730、η通道MOSFET 732。MOSFET 730和732是增强模式器件。传感器元件718是热电偶类型传感器元件。
如图8所示，温度过程变送器714由传感器线716Α和716Β连接至温度传感器组件712。在温度传感器组件712内，存储器电路720分别由MOSFET 730和732连接至传感器线716Α和716Β。MOSFET 730和732的栅极分别连接至传感器线716Β和716Α。传感器元件718由JFET 7 和7 分别连接至传感器线716Α和716Β。JFET 7 的栅极由电阻器722A和加速电容器724A连接至传感器线716B。JFET 728的栅极由电阻器722B和加速电容器724B连接至传感器线716A。
在传感器测量期间，传感器元件718产生与所感测的温度相关地改变的电压电平。温度过程变送器714通过传感器线716A和716B的传导来测量该电压电平。JFET 726 和7 未阻止传导，因为施加至JFET7^和728的栅极的电压电平不足以将其截止。类似地，存储器电路720未连接至传感器线716A和716B，因为施加至MOSFET 730和732的栅极的电压电平不足以将其导通。
在传感器通信期间，温度过程变送器714将正偏压施加至传感器线716A，将负偏压施加至传感器线716B。传感器线716A的正偏压传导通过电阻器722B和加速电容器 724B，使ρ通道JFET 7 截止。类似地，传感器线716B的负偏压传导通过电阻器722A和加速电容器724A，使η通道JFET 7 截止。使用加速电容器724A和724B确保这种切换非常快的发生，隔离传感器元件718并防止其将所施加的偏压短路。同时，传感器线716A的正偏压传导至η通道MOSFET 732的栅极，使其导通；传感器线716的负偏压传导至ρ通道 MOSFET 730的栅极，使其导通。在MOSFET 730和732均导通的情况下，存储器电路720由传感器线716Α和716Β连接至温度过程变送器714。温度过程变送器714可以通过传感器线716Α和716Β与存储器电路720通信，而不受传感器元件718的任何影响。
图8中所示的实施例仅与热电偶类型传感器元件一起工作，因为电流极低，导致实际上没有跨过JFET的电压降。在RTD的情况下，较高的电流将导致充分大的串联电阻， 从而导致电阻测量中不可接受的误差。
尽管图8的实施例仅适于热电偶，但是这种配置确实提供了在不使用超出与热电偶通常一起使用的线的情况下维持精确的模拟温度传感器信号的同时，从温度传感器组件内的存储器位置读取数字信息并将数字信息存储在温度传感器组件的存储器位置。本实施例在单独的操作模式期间(分别为通信模式和传感器模式)提供了双向数字通信和精确的模拟传感器信号。
在上述实施例中，存储器电路(可以包括微处理器和单独的非易失性存储器)和与温度传感器组件相关联的其他电路可以包含在还包含温度传感器元件的单一传感器组件外壳内。备选地，这些存储器和电路可以在与温度传感器元件外壳分离的外壳中，其中存储器和电路外壳附着至沿从传感器元件外壳延伸至温度过程变送器的传感器线长度的任何位置，其中，存储器和电路外壳、温度传感器元件外壳和传感器线一起，也构成了温度传感器组件。此外，尽管上述所有实施例包括连接至温度过程变送器的单一温度传感器组件， 但是应理解，本发明包括通过复用连接至单一温度过程变送器的多个温度传感器组件。
尽管上述所有实施例使用温度作为要测量的过程变量，但是本发明适用于其他过程变量的测量，包括压力、PH和流速。
本发明提供了在不使用附加接线情况下将针对传感器组件的配置数据自动加载至过程变送器，为过程仪器领域带来了真正的即插即用功能。此外，除了检索配置数据，本发明还可以存储和检索其他类型的传感器组件相关信息，因为数字通信是双向的。其他类型的传感器组件相关信息包括修订的校准系数、使用时间和安装日期。
当传感器组件附着至过程变送器，两种均采用本发明时，实现本发明的最大益处。 然而，本发明的另一优点来自仅需要传统传感器接线的独有特征当连接至未采用本发明的过程变送器时，采用本发明的传感器组件也用作普通传感器组件。相反，采用本发明的过程变送器可以接受未采用本发明的传感器组件作为输入。在这种情况下，不存在通过传感器线的数字通信，因此不存在对变送器的自动配置，但是，传感器组件/过程变送器组合将用作传统传感器组件/过程变送器，在手动配置的情况下提供模拟传感器信号并产生测量结果。当采用本发明(或未采用本发明)的部件出现故障而必须被替换，但是只有未采用本发明(或采用本发明)的部件立即可用时，这是有用的优点。这种可互换性用于消除与等待精确替换部件相关联的过程停工期。
尽管参照示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以做出各种改变，可以利用等效物来替换其元件。此外，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以做出许多修改，以使特定情形或材料适于本发明的教导。因此，本发明不应限于所公开的具体实施例，而是，本发明包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种与过程变送器一起使用的传感器组件，所述传感器组件包括感测元件；传感器连接线，用于将所述感测元件连接至所述过程变送器，以将来自所述感测元件的传感器信号提供给所述过程变送器；存储器电路，用于存储与所述传感器组件相关的信息；以及接口电路，连接至所述传感器连接线，以提供所述存储器电路与所述过程变送器之间的数字通信。
2.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述感测元件是温度感测元件。
3.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述接口电路将所述存储器电路感应耦合至所述传感器连接线。
4.根据权利要求3所述的传感器组件，其中，所述接口电路包括变压器。
5.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述接口电路将所述存储器电路电容性耦合至所述传感器连接线。
6.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，与所述传感器组件相关的信息还包括配直fe息。
7.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，所述数字通信是由调制的载波信号提供的。
8.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，所述接口电路从通过所述传感器连接线接收的调制的载波信号中导出用于所述存储器电路的功率。
9.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，所述接口电路包括RFID标签。
10.根据权利要求7所述的传感器组件，其中，所述接口电路包括调制器/解调器电路。
11.根据权利要求1所述的传感器组件，其中，从所述感测元件提供给所述过程变送器的所述传感器信号是未放大的。
12.一种与过程变送器一起使用的传感器组件，所述传感器组件包括感测元件；传感器连接线，用于将所述感测元件连接至所述过程变送器，以在测量模式期间将来自所述感测元件的传感器信号提供给所述过程变送器；存储器电路，用于存储与所述传感器组件相关的信息；以及接口电路，连接至所述传感器连接线，以在通信模式期间提供所述存储器电路与所述过程变送器之间的数字通信。
13.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，所述感测元件是温度感测元件。
14.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，所述接口电路将所述存储器电路感应耦合至所述传感器连接线。
15.根据权利要求14所述的传感器组件，其中，所述接口电路包括变压器。
16.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，所述接口电路将所述存储器电路电容性耦合至所述传感器连接线。
17.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，与所述传感器组件相关的信息还包括配直^[曰息ο
18.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，所述数字通信是由调制的载波信号提供的。
19.根据权利要求18所述的传感器组件，其中，所述接口电路从通过所述传感器连接线接收的调制的载波信号中导出用于所述存储器电路的功率。
20.根据权利要求18所述的传感器组件，其中，所述存储器电路包括RFID标签。
21.根据权利要求18所述的传感器组件，其中，所述接口电路包括调制器/解调器电路。
22.根据权利要求12所述的传感器组件，其中，从所述感测元件提供给所述过程变送器的所述传感器信号是未放大的。
23.一种与传感器组件一起使用的过程变送器，所述过程变送器包括接口电路，用于将所述过程变送器连接至来自所述传感器组件的传感器连接线，以从所述传感器组件接收传感器信号；存储器电路，用于接收与所述传感器组件相关的信息；以及传感器通信电路，连接至所述接口电路，以提供所述存储器电路与所述传感器组件之间的数字通信。
24.根据权利要求23所述的过程变送器，其中，所述传感器组件是温度传感器组件。
25.根据权利要求23所述的过程变送器，其中，与所述传感器组件相关的信息还包括配置信息。
26.根据权利要求23所述的过程变送器，其中，所述数字通信是由调制的载波信号提供的。
27.根据权利要求沈所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路包括RFID读取器电路。
28.根据权利要求沈所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路包括调制器/解调器电路。
29.根据权利要求27所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路从过剩的变送器电流中导出功率。
30.一种与传感器组件一起使用的过程变送器，所述过程变送器包括接口电路，用于将所述过程变送器连接至来自所述传感器组件的传感器连接线，以在测量模式期间从所述传感器组件接收传感器信号；存储器电路，用于接收与所述传感器组件相关的信息；以及传感器通信电路，连接至所述接口电路，以在通信模式期间提供所述存储器电路与所述传感器组件之间的数字通信。
31.根据权利要求30所述的过程变送器，其中，所述传感器组件是温度传感器组件。
32.根据权利要求30所述的过程变送器，其中，与所述传感器组件相关的信息还包括配置信息。
33.根据权利要求30所述的过程变送器，其中，所述数字通信是由调制的载波信号提供的。
34.根据权利要求33所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路包括RFID读取器电路。
35.根据权利要求34所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路从过剩的变送器电流中导出功率。
36.根据权利要求33所述的过程变送器，其中，所述传感器通信电路包括调制器/解调器电路。
37.根据权利要求30所述的过程变送器，其中，从所述传感器组件提供给所述过程变送器的所述传感器信号是未放大的。
38.一种用于配置传感器组件/过程变送器组合的方法 通过传感器连接线，将传感器组件连接至过程变送器；通过所述传感器连接线，从所述过程变送器向所述传感器组件提供载波信号，以利用所述载波信号向与所述传感器组件相关联的存储器电路供电；基于所述存储器电路存储的所述传感器组件的配置数据来调制所述载波信号，以产生包含所述配置数据的调制的载波信号；对所述调制的载波信号进行解调，以获得所述配置数据；以及基于所述配置数据来配置所述过程变送器。
39.根据权利要求38所述的方法，还包括在所述过程变送器处调制所述载波信号，以产生包含所述存储器电路要存储的数据在内的调制的载波信号；对包含要存储的数据在内的所述调制的载波信号进行解调；以及将要存储的数据写入所述存储器电路。
40.根据权利要求38所述的方法，其中，所述传感器组件是温度传感器组件。
41.一种传感器组件/过程变送器，包括 过程变送器；以及传感器组件，包括 感测元件；传感器连接线，用于将所述感测元件连接至所述过程变送器，以将来自所述感测元件的传感器信号提供给所述过程变送器；传感器存储器电路，用于存储与所述传感器组件相关的信息；以及传感器接口电路，连接至所述传感器连接线，以提供所述传感器存储器电路与所述过程变送器之间的数字通信；其中，所述过程变送器包括变送器接口电路，用于将所述过程变送器连接至来自传感器组件的传感器连接线，以从所述传感器组件接收传感器信号；变送器存储器电路，用于接收与所述传感器组件相关的信息；以及传感器通信电路，连接至所述接口电路，以提供所述变送器存储器电路与所述传感器组件之间的数字通信。
42.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述感测元件是温度感测元件。
43.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路将所述传感器存储器电路感应耦合至所述传感器连接线。
44.根据权利要求43所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路包括变压器。
45.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路将所述传感器存储器电路电容性耦合至所述传感器连接线。
46.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，与所述传感器组件相关的信息还包括配置信息。
47.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述数字通信是由调制的载波信号提供的。
48.根据权利要求47所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路从通过所述传感器连接线接收的调制的载波信号中导出用于所述传感器存储器电路的功率。
49.根据权利要求47所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路包括 RFID标签；所述传感器通信电路包括RFID读取器电路。
50.根据权利要求47所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器接口电路包括调制器/解调器电路。
51.根据权利要求41所述的传感器组件/过程变送器，其中，从所述感测元件提供给所述过程变送器的所述传感器信号是未放大的。
52.根据权利要求47所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器通信电路包括调制器/解调器电路。
53.根据权利要求49所述的传感器组件/过程变送器，其中，所述传感器通信电路从过剩的变送器电流中导出功率。
全文摘要
一种具有感测元件的传感器组件，通过传感器连接线将来自所述感测元件的传感器信号发送至附着的过程变送器。该传感器组件具有存储器电路，用于存储与传感器组件相关的信息；以及接口电路，提供了与附着的过程变送器的、对所存储信息的数字通信。该数字通信是通过所述传感器连接线来发送的。
文档编号G01K1/02GK102187179SQ200980141785
公开日2011年9月14日 申请日期2009年10月21日 优先权日2008年10月22日
发明者劳伦·迈克尔·安格斯塔德, 道格拉斯·韦恩·阿恩斯顿, 杰森·哈洛德·鲁德, 克拉伦斯·埃德加·霍姆斯塔德, 兰迪·肯尼思·帕施克, 瑟金·维克托罗维奇·阿斯莫洛夫, 尤里·尼古拉维奇·库兹涅佐夫 申请人:罗斯蒙德公司