本发明涉及一种电气功能组，其带有控制装置和第一电压调节器。在此，控制装置具有供给电压入口并且第一电压调节器不仅具有第一供给电压入口而且还具有第一供给电压出口。此外，第一电压调节器构造用于经由第一供给电压入口联接到供给电压源处并且用于经由第一供给电压出口供给控制装置。第一电压调节器的第一供给电压出口和控制装置的供给电压入口相互电气传导地相连接。
此外，本发明涉及一种带有至少一个所述类型的电气功能组的测量设备。
背景技术：
这样的测量设备例如可以是流量-、液位-、温度-、压力-、分析-、气体-或蒸汽测量设备。在此，该测量设备优选地构造成现场设备(Feldgeraet)。现场设备是一种工序自动化的技术装置，且通常来讲是致动器或传感器或致动器与传感器的组合。致动器例如是调节元件和阀，而传感器例如是先前提到的测量设备。现场设备通常来讲具有用于现场总线的接口并且构造用于与控制系统和/或引导系统相通讯。
电气功能组构造用于在运行中实施至少一个功能和/或任务。在此，电气功能组的控制装置构造用于控制功能和/或任务的实施。控制装置常常具有用于此的微控制器。控制装置为了运行需要经由供给电压入口输送电气功率。为了确保控制装置的可靠运行，在输送电气功率的情况中必须使在供给电压入口处存在的电压处于供给电压范围以内。
因为可供供给电压源使用的电气功率常常伴随有位于控制装置的供给电压范围以外的电压，因此电气功能组具有第一电压调节器。电压调节器例如第一电压调节器具有供给电压入口和供给电压出口。电压调节器在运行中产生在供给电压出口处存在的出口电压，其中，出口电压在技术可行性的范畴中是恒定的并且由此不仅不取决于在供给电压入口处存在的入口电压而且不取决于在供给电压出口处联接的电气负载、例如电气功能组。电压调节器为了运行需要经由供给电压入口输送电气功率。为了确保电压调节器的可靠运行，在输送电气功率的情况中必须使在供给电压入口处存在的入口电压位于供给电压范围以内。在此，还须经由第一供给电压入口将为了运行负载所需的电气功率输送给电压调节器。第一电压调节器如此构造用于利用电气功率供给控制装置，使得其在运行中作为固定的出口电压产生在控制装置的供给电压范围以内的第一供给电压，并且在第一供给电压出口处提供控制装置所需的电气功率。此外，第一电压调节器由此构造用于联接到供给电压源处，即，使得供给电压源的电压处于第一电压调节器的供给电压范围内。
通常来讲，测量设备且由此还有电气功能组须满足功能可靠性的要求。系统、例如测量设备或电气功能组的功能可靠性指的是系统的可靠性的如下部分，其取决于系统的根据规定的功能，并且例如在标准系列IEC 61508中定标准。该标准系列例如需要可靠地掌握在系统中已识别的故障和系统到可靠状态中的过渡。
这样的故障例如是在第一电压调节器的第一供给电压入口处的过压的出现，其中，过压适用于损害电气功能组的根据规定的功能。由现有技术已知的是，通过以下方式将功能组带到可靠状态中、即关断的状态中，即，例如关停供给电压源或经由电流限制器使第一供给电压入口短路。然而，该电气功能组于是不再处于运行中、即失灵，并且也不可再将故障告知到接收器处。
技术实现要素：
因此本发明的目的是说明一种电气功能组以及一种带有电气功能组的测量设备，在其中更确切地说即使在故障的情况中仍保持维持根据规定的功能，而不损害功能可靠性。
本发明根据第一教导涉及电气功能组，在其中实现所述目的。根据本发明的电气功能组首先主要特征在于，功能组具有带有第二供给电压入口和第二供给电压出口的第二电压调节器。该第二电压调节器构造用于经由第二供给电压入口联接到供给电压源处并且用于经由第二供给电压出口不仅供给第一电压调节器而且供给控制装置。为此，第二电压调节器的第二供给电压出口与第一电压调节器的第一供给电压入口相互电气传导地相连接。
第二电压调节器构造用于由此经由第二供给电压出口利用电气功率供给第一电压调节器和控制装置，即，使得其在运行中作为固定的出口电压产生在第一电压调节器的供给电压范围以内的第二供给电压，并且在第二供给电压出口处提供第一电压调节器和控制装置所需的电气功率。
此外，第二电压调节器由此构造用于联接到供给电压源处，即，使得供给电压源的电压处于第二电压调节器的供给电压范围内。
一方面第二电压调节器的第二供给电压出口与第一电压调节器的第一供给入口且另一方面第一电压调节器的第一供给电压出口和控制装置的供给电压入口相互电气传导的连接意味着，第二电压调节器、第一电压调节器和控制装置电气地串联。由此，在电气功能组的运行中，第二电压调节器经由第二供给电压入口从供给电压源取用功率以用于自身的运行并且将其用于运行第一电压调节器和控制装置，其中，在第二电压调节器的第二供给电压出口处存在第二供给电压。第一电压调节器经由第一供给电压入口与第二电压调节器相应地取用功率来用于自身的运行并且将其用于运行控制装置，其中，在第一电压调节器的第一供给电压出口处存在第一供给电压。最终，控制装置经由供给电压入口从第一电压调节器取用功率来用于自身的运行。
电压调节器，例如第一电压调节器或第二电压调节器例如是开关调节器或线性调节器。优选地，两个电压调节器中的至少一个是线性调节器。一方面线性调节器比开关调节器廉价，且另一方面，相对于在线性调节器的供给电压出口处的电压，在开关调节器的供给电压出口处的电压具有通过开关调节器的开关过程引起的干扰信号，其可损害功能组的根据规定的运行，并且因此必须通过滤波器来防止，其中，滤波器引起另外的成本。
线性调节器是纵向调节器或横向调节器。优选地两个电压调节器中的至少一个是纵向调节器，因为纵向调节器的效率高于横向调节器的效率。在纵向调节器的情况中，为了运行必须使在供给入口电压处的电压至少比待产生的且在供给电压出口处存在的电压高以最小电压差。相应地在纵向调节器中的损失功率与电压差成比例。损失功率在此作为热量排出，为此构造纵向调节器。因此，作为纵向调节器不提供传统的纵向调节器，而是提供低压差纵向调节器。低压差纵向调节器相对于传统的纵向调节器具有更小的对于运行而言所需的在供给入口电压与供给出口电压之间的最小电压差。由此可行的是，使在供给电压入口处的电压降低，由此在低压差纵向调节器中的损失功率少于在传统的纵向调节器的情况中。
优选地，不仅第一电压调节器而且第二电压调节器是纵向调节器、尤其低压差纵向调节器。当两个电压调节器是低压差纵向调节器时，可供供给电压源使用的电压相较于传统的纵向调节器被降低，由此降低在第一且尤其也在第二电压调节器中的损失功率。损失功率尤其在第二电压调节器中降低，因为第二电压调节器不仅如第一电压调机器那样提供用于控制装置的功率，而且还提供用于第一电压调节器的功率。
根据本发明的电子功能组(elektronische Funktionsgruppe)相对于由现有技术已知的电气功能组(elektrische Funktionsgruppe)而言具有如下优点，即，甚至在故障、例如在过压的情况中仍保持维持功能组的根据规定的功能，而不损害功能组的功能可靠性。这由此来实现，即，除了第一电压调节器之外还存在第二电压调节器，并且第一电压调节器与第二电压调节器相互串联。通过使用不仅一个电压调节器，而且通过使用两个电压调节器，在供给电压源与控制装置的供给电压范围之间的电压差不再给单个电压调节器加负载，而是分配到两个电压调节器上。由此相较于现有技术减少电气功能组相对于过压的敏感性。
在根据本发明的电气功能组的第一设计方案中设置成，第一电压调节器如此构造，即，在第一电压调节器失灵的情况中使第一供给电压入口与第一供给电压出口相互在电气传导上短路。在该设计方案中，不仅如此调整在第一电压调节器的第一供给电压出口处的第一供给电压，即，使第一供给电压位于控制装置的供给电压范围中，而且如此调整在第二电压调节器的第二供给电压出口处的第二供给电压，即，使得第二供给电压位于控制装置的供给电压范围中。由此在第一电压调节器失灵的情况中由供给电压源通过第二电压调节器越过短路的第一电压调节器实现控制装置以电气功率的供给。
在前述设计方案的改进方案中设置成，第一电压调节器如此构造，即，使得在第一供给电压入口处的过压引起第一电压调节器的失灵。由此，在第一电压调节器的第一供给电压入口处的过压所引起的是，第一供给电压入口与第一供给电压出口相互在电气传导上短路。由此即使由于在第一供给电压入口处的过压所引起故障的情况中仍保持维持功能组的根据规定的功能，而不损害功能可靠性。
在电气功能组的一设计方案中，在其中第一电压调节器如此构造，即，使得在第一电压调节器失灵的情况中使第一供给电压入口与第一供给电压出口相互短路，设置成，控制装置在运行中监控在控制装置的供给电压入口处的第一监控电压并且使第一监控电压的变化关联于第一电压调节器的失灵。因为当第一电压调节器失灵时，在此第一电压调节器优选地构造成，使得在第一供给电压入口处的过压引起第一电压调节器的失灵，在控制装置的供给电压入口处不再存在第一供给电压，而是存在第二供给电压。为此在控制装置的供给电压入口处构造用于监控第一监控电压的控制装置。优选地，将第一监控电压的这样的变化告知控制系统和/或引导系统。
在根据本发明的电气功能组的另一设计方案中设置成，第二电压调节器如此构造，即，使得在第二电压调节器失灵的情况中使第二供给电压入口与第二供给电压出口相互在电气传导上短路。在该设计方案中，在第一电压调节器的第一供给电压入口处的供给电压范围如此来选择，即，确保不仅以在第二电压调节器的第二供给电压出口处的第二供给电压而且以供给电压源的电压来可靠地运行第一电压调节器。由此在第二电压调节器失灵的情况中由供给电压源越过短路的第二电压调节器通过第一电压调节器实现控制装置以电气功率的供给。
电压调节器于是已如此构造，即，在短路的情况中，当在多个这些电压调节器的情况中仅少数这些电压调节器在失灵的情况中形成短路时，使其供给电压入口与其供给电压出口短路。
在前述设计方案的改进方案中设置成，第二电压调节器如此构造，使得在第二供给电压入口处的过压引起第二电压调节器的失灵。由此，在第二电压调节器的第二供给电压入口处的过压所引起的是，使第二供给电压入口与第二供给电压出口相互在电气传导上短路。由此即使在由于在第二供给电压入口处的过压所引起的故障的情况中仍保持维持功能组的根据规定的功能，而不损害功能可靠性。
在电气功能组的一设计方案中，在其中第二电压调节器如此构造，即，在第二电压调节器失灵的情况中使第二供给电压入口与第二供给电压出口相互短路，设置成，控制装置在运行中监控在第一电压调节器的第一供给电压入口处的第二监控电压并且使第二监控电压的变化关联于第二电压调节器的失灵。因为当第二电压调节器失灵时，第二电压调节器在此优选地如此构造，即，使得在第二供给电压入口处的过压引起第二电压调节器的失灵，在第一电压调节器的第一供给电压入口处不再存在第二供给电压，而是存在供给电压源的电压。为此在第一电压调节器的第一供给电压入口处构造用于监控第二监控电压的控制装置。优选地，将第二监控电压的这样的变化告知控制系统和/或引导系统。
在另一设计方案中设置成，控制装置在运行中监控在第二电压调节器的第二供给电压入口处的第三监控电压，并且使第三监控电压的变化关联于故障。优选地，将第三监控电压的这样的故障告知控制系统和/或引导系统。
本发明根据第二教导涉及一种带有至少一个所述类型的电气功能组的测量设备。根据本发明的测量设备首先主要特征在于，功能组具有带有第二供给电压入口和第二供给电压出口的第二电压调节器。该第二电压调节器构造用于经由第二供给电压入口联接到供给电压源处并且用于经由第二供给电压出口不仅供给第一电压调节器而且供给控制装置。为此使第二电压调节器的第二供给电压出口与第一电压调节器的第一供给电压入口相互电气传导地相连接。
根据本发明的测量设备的一设计方案设置成，根据所说明的设计方案和改进方案来构造功能组。
用于根据本发明的电气功能组的实施方案相应地适用于带有至少一个电气功能组的测量设备且反之亦然。
附图说明
详细地给出多种设计且改进根据本发明的电气功能组和根据本发明的测量设备的可行性方案。为此不仅参照从属于独立权利要求的权利要求并且参照接下来接合附图的对优选的实施例的说明。其中，示意性且概括地：
图1显示了测量设备的一实施例，和
图2显示了电气功能组的一实施例。
附图标记清单
1测量设备
2电气功能组
3供给电压源
4控制装置
5第一电压调节器
6第二电压调节器
7供给电压入口
8地线接口
9第一电压测量入口
10第二电压测量入口
11地线
12第一供给电压入口
13第一供给电压出口
14第一地线接口
15第二供给电压入口
16第二供给电压出口
17第二地线接口
U1第一供给电压
U2第二供给电压
U3第三供给电压。
具体实施方式
图1显示了带有电气功能组2的测量设备1。测量设备1且由此还有电气功能组2为了被供给以电气功率而与供给电压源3电气传导地相连接。
图2显示了电气功能组2的主要元件。功能组2具有控制装置4,、第一电压调节器5和第二电压调节器6。
控制装置4当前是微控制器并且具有供给电压入口7、地线接头8、第一电压测量入口9和第二电压测量出口10。
控制装置4为了运行需要经由供给电压入口7被输送电气功率。为了确保控制装置4的可靠的运行必须使在输送电气功率的情况中在供给电压入口7处存在的电压位于2.7V至3.6V的供给电压范围内。地线接口8与地线11相连接。
不仅第一电压调节器5，而且第二电压调节器6在这里是低压差纵向调节器。由此，第一电压调节器5具有第一供给电压入口12、第一供给电压出口13和第一地线接口14。第二电压调节器6相应地具有第二供给电压入口15、第二供给电压出口16和第二地线接口17。由于是低压差纵向调节器，因此在第一供给电压入口12或在第二供给电压入口15处存在的电压仅须比在第一供给电压出口13处或在第二供给电压出口16处待产生的电压高以至少200mV。供给电压源3和第二供给电压入口15相互电气传导地相连接。此外，第二供给电压出口16与第一供给电压入口12相互电气传导地相连接。第一供给电压出口13与供给电压入口7也相互电气传导地相连接。由此控制装置4、第一电压调节5和第二电压调节6电气地串联。第一地线接口14和第二地线接口17与地线11相连接。优选地，所提及的电气连接是直接的、即没有串联另外的电气组件。
在测量设备1的无故障的运行中，由供给电压源3产生的U1=5V的第一供给电压存在于第二供给电压出口15处。第二电压调节器6设定成，产生U2=3.3V的第二供给电压并且将该电压提供在第二供给电压出口16处以供使用。为此在第二供给电压入口15处存在的电压须比第二供给电压U2高以至少200mV，即为至少3.5V，并且位于第二电压调节器6的供给电压范围内。当前给出如下两种情况。第一电压调节器5设定用于产生第三供给电压U3=3.0V并且将其提供在第一供给电压出口13处以供使用。为此，在第一供给电压入口12处存在电压须比第三供给电压U3高以至少200mV，即为至少3.2V，并且位于第一电压调节器5的供给电压范围内。当前同样给出如下两种情况，U1=5V的第一供给电压和U2=3.3V的第二供给电压尤其位于供给电压范围内。控制装置4的已提及的供给电压范围包括U2=3.3V的第二供给电压和U3=3.0V的第三供给电压，然而不包括U1=5V的第一供给电压。供给电压源3经由第二供给电压入口15提供如下功率，该功率是由第二电压调节器6为了自身的运行且用于供给第一电压调节器5和控制装置4所需的功率。相应地，第二电压调节器6经由第一供给电压入口12提供如下功率，该功率是由第一电压调节器5为了自身的运行且用于供给控制装置4所需的功率。最终，第一电压调节器5经由控制装置4的供给电压入口7提供如下功率，该功率是由控制装置4为了运行所需的功率。在此，第一电压调节器5和第二电压调节器6构造用于导出热，该热是在当在相应的供给电压入口处存在的电压位于供给电压范围内时在利用所提及的功率来供给的情况中所形成的热。
不仅第一电压调节器5而且第二电压调节器6如此构造，即在第一供给电压入口12处或在第二供给电压入口15处的过压如此引起第一电压调节器5或第二电压调节器6的失灵，即，使得第一电压调节器5使第一供给电压入口12与第一供给电压出口13相互在电气传导上短路，或者第二电压调节器6使第二供给电压入口15与第二供给电压出口16相互在电气传导上短路。
控制装置4构造用于监控在供给电压入口7处的第一监控电压、在第一电压测量入口9处的第二监控电压和在第二电压测量入口10处的第三监控电压。为此，一方面第一电压测量入口9与第二供给电压出口16且另一方面第二电压测量入口10与第二供给电压入口15电气传导地相连接。由此控制装置在运行中监控在供给电压入口7处的第三供给电压U3、在第一电压测量入口9处的第二供给电压U2和在第二电压测量入口10处的第一供给电压U1。此外，控制装置4设定用于使第一监控电压的变化关联于第一电压调节器5的失灵、使第二监控电压的变化关联于第二电压调节器6的失灵并且使第三监控电压的变化关联于供给电压源3的故障。
于是，当第一电压调节器5失灵且第一电压调节器5使第一供给电压入口12与第一供给电压出口13短路时出现第一监控电压的变化。由此，第一监控电压从3V改变到3.3V。第二监控电压的变化由此来形成，即，第二电压调节器6在失灵的情况中使第二供给电压入口15与第二供给电压出口16短路。由此使第二监控电压从3.3V改变到5V。
由此，即使在由于第一电压调节器5或第二电压调节器6失灵所引起的故障的情况中仍确保电气功能组2的根据规定的功能，而不损害功能可靠性，其中，尤其可通过过压引起故障。