專利名稱：傳感器排列的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變送器，包括測(cè)量傳感器，用于檢測(cè)物理參數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為電參量；信號(hào)預(yù)處理器，用于將電參量轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)；信號(hào)處理器，用于將初級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)；和輸出級(jí)，用于發(fā)出對(duì)應(yīng)于測(cè)量信號(hào)的輸出信號(hào)。
背景技術(shù)：
在測(cè)量和控制技術(shù)中普遍的應(yīng)用中，例如對(duì)于復(fù)雜過(guò)程的監(jiān)控、控制和/或自動(dòng)化，使用多樣的變送器，例如，壓力、溫度、流量和/或料位變送器。
通常，變送器由傳感器和電子部件組成，傳感器檢測(cè)物理參數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為電參量，電子部件將電參量轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)，然后輸出級(jí)將該測(cè)量信號(hào)以輸出信號(hào)的形式發(fā)出。
測(cè)量信號(hào)通常由上位單元，例如控制和/或調(diào)整單元，檢測(cè)。上位單元將顯示、控制和/或調(diào)整信號(hào)作為瞬時(shí)測(cè)量值的函數(shù)而發(fā)送，用于過(guò)程的監(jiān)控、控制和/或自動(dòng)化。其例子有可編程邏輯控制器(PLC)、過(guò)程控制系統(tǒng)(PCS)或個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。
在現(xiàn)有的變送器中，電參量由傳感器檢測(cè)并由信號(hào)預(yù)處理器轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)。信號(hào)處理器由該初級(jí)信號(hào)得到測(cè)量信號(hào)，并且測(cè)量信號(hào)被送入輸出級(jí)，輸出級(jí)發(fā)出相應(yīng)的輸出信號(hào)。
在預(yù)處理的初級(jí)信號(hào)的處理中，發(fā)生誤差，在現(xiàn)有變送器的情況中該誤差不能被識(shí)別。
在現(xiàn)今的變送器中，經(jīng)常使用微處理器用于信號(hào)處理，并且例如用于實(shí)現(xiàn)用戶特定的傳遞函數(shù)。當(dāng)使用軟件時(shí)，例如由于隱藏的軟件錯(cuò)誤，可能發(fā)生問(wèn)題，其可能導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸出信號(hào)，或者，在最壞的情況中，甚至導(dǎo)致輸出信號(hào)的凍結(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種變送器，其允許識(shí)別在初級(jí)信號(hào)的處理中發(fā)生的誤差。
為此，本發(fā)明在于一種變送器，其具有-測(cè)量傳感器，--用于檢測(cè)物理參數(shù)并將其轉(zhuǎn)換為電參量；-信號(hào)預(yù)處理器，用于將電參量轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)；-信號(hào)處理器，用于將初級(jí)信號(hào)轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)；-輸出級(jí)，用于發(fā)出對(duì)應(yīng)于測(cè)量信號(hào)的輸出信號(hào)；和-監(jiān)控單元，--用于將輸出信號(hào)與從初級(jí)信號(hào)得到的輔助信號(hào)比較，并且當(dāng)輸出信號(hào)和輔助信號(hào)之間的差超過(guò)預(yù)定限度時(shí)觸發(fā)對(duì)于輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整。
在一個(gè)實(shí)施例中，輸出級(jí)發(fā)出一模擬輸出信號(hào)，--其取自電阻兩端，--其被送入監(jiān)控單元，并且--其在監(jiān)控單元中被利用測(cè)量電路而檢測(cè)。
在一個(gè)實(shí)施例中，變送器包括電子單元，其用于根據(jù)應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)處理送入的測(cè)量信號(hào)。
在一個(gè)實(shí)施例中，由應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的零點(diǎn)和縮放比例的調(diào)整。
在進(jìn)一步的發(fā)展中，監(jiān)控單元包括第二電子單元，傳遞函數(shù)存儲(chǔ)在分配給該單元的存儲(chǔ)器中，第二電子單元在工作中通過(guò)根據(jù)應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)處理初級(jí)信號(hào)而由初級(jí)信號(hào)得到輔助信號(hào)，并且將經(jīng)處理的初級(jí)信號(hào)與輸出信號(hào)比較。
在進(jìn)一步的發(fā)展中，輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整是警報(bào)信號(hào)。
本發(fā)明還在于一種方法，用于啟動(dòng)具有第一和第二電子單元的變送器，其中用戶的傳遞函數(shù)被經(jīng)由通信接口送入第一電子單元，或者選擇變送器中存在的傳遞函數(shù)，傳遞函數(shù)經(jīng)由數(shù)據(jù)線從第一電子單元傳輸至第二電子單元，并且被存儲(chǔ)在分配給第二電子單元的存儲(chǔ)器。


現(xiàn)在將根據(jù)描述變送器的實(shí)施例的例子的附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明及其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)；附圖中為等同的元件提供了等同的參考符號(hào)。
圖1顯示了本發(fā)明的變送器的框圖；并且圖2顯示了圖1所示的監(jiān)控單元。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的變送器的框圖。該變送器包含測(cè)量傳感器1，其用于檢測(cè)物理參數(shù)X并將其轉(zhuǎn)換為電參量。該測(cè)量傳感器可以是例如壓力、溫度、流量或料位傳感器。物理參數(shù)X影響測(cè)量傳感器1，而測(cè)量傳感器發(fā)出對(duì)應(yīng)于物理參數(shù)X的當(dāng)前測(cè)量值的電參量。該電參量被送入信號(hào)預(yù)處理器3，信號(hào)預(yù)處理器3用于將電參量轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)R，初級(jí)信號(hào)R可用于進(jìn)一步的處理和/或分析。為此，電參量被例如放大和/或過(guò)濾。
初級(jí)信號(hào)R被接下來(lái)的信號(hào)處理器4轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)M。這里，進(jìn)行例如對(duì)于初級(jí)信號(hào)的可能的溫度依賴的補(bǔ)償。而且，可以考慮由于例如溫度特定的特征曲線或補(bǔ)償和/或標(biāo)定數(shù)據(jù)而得到的標(biāo)定和調(diào)整。
將測(cè)量信號(hào)M應(yīng)用到電子單元5，例如微處理器，其根據(jù)應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)F處理測(cè)量信號(hào)M。這里，考慮例如用于期望的物理量的零點(diǎn)和測(cè)量值的縮放比例(例如，以要發(fā)出測(cè)量結(jié)果的測(cè)量范圍規(guī)范或者單位的形式)。
根據(jù)傳遞函數(shù)F處理的測(cè)量信號(hào)被施加到輸出級(jí)7，輸出級(jí)7發(fā)出對(duì)應(yīng)于測(cè)量信號(hào)M的輸出信號(hào)。輸出信號(hào)可以例如是對(duì)應(yīng)于當(dāng)前測(cè)量值的電流、對(duì)應(yīng)于當(dāng)前測(cè)量值的電壓、或者數(shù)字信號(hào)。在所示的實(shí)施例的例子中，輸出信號(hào)是作為物理參數(shù)X的函數(shù)而改變的電流I(X)。
提供監(jiān)控單元9，其與由信號(hào)處理器4、電子單元5和輸出級(jí)7形成的信號(hào)處理路徑并聯(lián)。圖2顯示了對(duì)于監(jiān)控單元9的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的例子。
監(jiān)控單元9具有第一輸入，初級(jí)信號(hào)R施加于該第一輸入。
在工作中，監(jiān)控單元9將輸出信號(hào)與得自初級(jí)信號(hào)R的輔助信號(hào)H比較，并且當(dāng)輸出信號(hào)和初級(jí)信號(hào)R之間的差超過(guò)預(yù)定限度時(shí)，影響對(duì)于輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整。初級(jí)信號(hào)R自然沒(méi)有輸出信號(hào)精確。為此，優(yōu)選地定義了輔助信號(hào)H和輸出信號(hào)之間的容差，諸如可能由于兩個(gè)信號(hào)的不同精確度而發(fā)生的差。如果這兩個(gè)信號(hào)之間的差超過(guò)這個(gè)限度，則發(fā)生故障，其立即被根據(jù)本發(fā)明所實(shí)施的變送器識(shí)別。相應(yīng)地，變送器便可以影響對(duì)于輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整。
變送器警告操作者，并且確保在錯(cuò)誤被校正之前不會(huì)引起大的破壞。
在使用模擬輸出信號(hào)的所示實(shí)施例的例子中，電阻10位于輸出分支中，輸出信號(hào)取自電阻10兩端并被送入監(jiān)控單元。監(jiān)控單元9具有測(cè)量電路11，其中輸出信號(hào)被檢測(cè)并被送入比較器13。
優(yōu)選地，監(jiān)控單元還具有電子單元15，例如第二微處理器，其通過(guò)根據(jù)應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)F處理初級(jí)信號(hào)R而從初級(jí)信號(hào)R中得到輔助信號(hào)H。電子單元15將這樣得到的輔助信號(hào)H與當(dāng)前的輸出信號(hào)比較。
在這一點(diǎn)上，電子單元15被分配了存儲(chǔ)器17，其中存儲(chǔ)傳遞函數(shù)F。
在本發(fā)明的變送器啟動(dòng)期間，優(yōu)選地，傳遞函數(shù)F在第一步驟中由用戶經(jīng)由通信接口送入信號(hào)處理分支中的第一電子單元5?；蛘?，也可以由用戶選擇變送器中存在的傳遞函數(shù)。這可以例如，通過(guò)不同測(cè)量范圍、信號(hào)輸出模式、對(duì)哪些單元作出測(cè)量等的菜單允許選擇的方式而發(fā)生。
在圖1中僅以箭頭象征性地指示通信接口。盡管這里談及通信接口，但是對(duì)于某些變送器，傳遞函數(shù)F的一個(gè)簡(jiǎn)單的到電子單元5的單向傳遞也可能是足夠的。這不必經(jīng)由獨(dú)立的接口而發(fā)生，而是也可以發(fā)生在用于向變送器供電的線路和/或在其上發(fā)出輸出信號(hào)的線路上。
從第一電子單元5，傳遞函數(shù)F在數(shù)據(jù)線19上從第一電子單元5傳遞至第二電子單元15，并且存儲(chǔ)在分配至第二電子單元15的存儲(chǔ)器17中。
在本發(fā)明的變送器中，整個(gè)信號(hào)處理分支被監(jiān)控。其中發(fā)生的任何類型的錯(cuò)誤被立刻注意到，并且變送器以基于安全的方式自動(dòng)反應(yīng)。
這發(fā)生在例如監(jiān)控單元9的電子單元15影響對(duì)于輸出級(jí)7的相應(yīng)調(diào)整。這在圖1和2中以實(shí)線指示?；蛘?，監(jiān)控單元9可以自然地直接作用于輸出信號(hào)。在所述的電流輸出的情況中，這可能例如看起來(lái)輸出級(jí)和電阻10之間的監(jiān)控單元9作用于輸出信號(hào)，使得其采取期望的基于安全的調(diào)整。這在圖中以虛線顯示。
對(duì)于輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整可以例如是警報(bào)信號(hào)。在所述的模擬電流輸出的情況中，警報(bào)信號(hào)可以例如是將電流調(diào)節(jié)至在正常測(cè)量條件下不會(huì)接受的一個(gè)值。如果對(duì)應(yīng)于實(shí)際測(cè)量值的電流在無(wú)誤差操作中在4mA和20mA之間，則電流超過(guò)20mA或者低于4mA都能夠代表警報(bào)。
或者，基于安全的調(diào)整自然還可以意味著設(shè)置了輸出信號(hào)，其對(duì)應(yīng)于不正常工作的變送器所觸發(fā)的最低可能損壞時(shí)的測(cè)量值。例如，在料位測(cè)量的情況中，基于安全的調(diào)整可能意味著已經(jīng)識(shí)別到故障的變送器與實(shí)際料位無(wú)關(guān)地而報(bào)告容器充滿，使得沒(méi)有更多的填充物被引入容器。這樣，防止了容器的溢出。除了這個(gè)調(diào)整，警報(bào)信號(hào)具有優(yōu)點(diǎn)地添加到輸出信號(hào)上。
權(quán)利要求
1.變送器，包括—測(cè)量傳感器(1)，——用于檢測(cè)物理參數(shù)(X)并將其轉(zhuǎn)換為電參量；—信號(hào)預(yù)處理器(3)，用于將所述電參量轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)(R)；—信號(hào)處理器(4)，用于將所述初級(jí)信號(hào)(R)轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)(M)；—輸出級(jí)(7)，用于發(fā)出對(duì)應(yīng)于所述測(cè)量信號(hào)(M)的輸出信號(hào)；和—監(jiān)控單元(9)，——其在操作中將所述輸出信號(hào)與從所述初級(jí)信號(hào)(R)得到的輔助信號(hào)(H)比較，并且當(dāng)所述輸出信號(hào)和所述輔助信號(hào)(H)之間的差超過(guò)預(yù)定限度時(shí)觸發(fā)對(duì)于所述輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其中所述輸出級(jí)(7)發(fā)出一模擬輸出信號(hào)，——其取自電阻(10)兩端，——其被送入所述監(jiān)控單元(9)，并且——其在所述監(jiān)控單元(9)中被利用測(cè)量電路(11)而檢測(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，進(jìn)一步包括電子單元(5)，其用于根據(jù)應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)(F)處理送入的測(cè)量信號(hào)(M)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其中由應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)(F)實(shí)現(xiàn)所述測(cè)量信號(hào)(M)的零點(diǎn)和縮放比例的調(diào)整。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變送器，其中—所述監(jiān)控單元(9)包括第二電子單元(13)，—其中所述傳遞函數(shù)(F)存儲(chǔ)在分配給所述單元(13)的存儲(chǔ)器(17)中，并且—所述第二電子單元(13)在工作中——通過(guò)根據(jù)所述應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)(F)處理所述初級(jí)信號(hào)(R)而由所述初級(jí)信號(hào)(R)得到所述輔助信號(hào)(H)，并且——將所述輔助信號(hào)(H)與所述輸出信號(hào)比較。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變送器，其中所述輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整是警報(bào)信號(hào)。
7.用于根據(jù)權(quán)利要求3或5所述的變送器的啟動(dòng)的方法，其中—用戶的所述傳遞函數(shù)(F)被經(jīng)由通信接口送入所述第一電子單元(5)，或者選擇所述變送器中存在的傳遞函數(shù)(F)，—所述傳遞函數(shù)(F)經(jīng)由數(shù)據(jù)線(19)從所述第一電子單元(5)傳輸至所述第二電子單元(13)，并且—被存儲(chǔ)在分配給所述第二電子單元(13)的存儲(chǔ)器(17)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變送器，包括測(cè)量傳感器(1)，用于檢測(cè)物理測(cè)量變量(X)并將其轉(zhuǎn)換為電參量；信號(hào)預(yù)處理器(3)，用于將電參量轉(zhuǎn)換為初級(jí)信號(hào)(R)；信號(hào)處理器(4)，用于將初級(jí)信號(hào)(R)轉(zhuǎn)換為測(cè)量信號(hào)(M)；和輸出級(jí)(7)，用于發(fā)出對(duì)應(yīng)于測(cè)量信號(hào)(M)的輸出信號(hào)。在初級(jí)信號(hào)(R)的處理過(guò)程中發(fā)生的誤差可以由變送器的監(jiān)控單元(9)確認(rèn)，該監(jiān)控單元(9)在操作過(guò)程中將輸出信號(hào)與從初級(jí)信號(hào)中得到的輔助信號(hào)(H)比較，并且當(dāng)輸出信號(hào)和初級(jí)信號(hào)(R)之間的差超過(guò)預(yù)定限度時(shí)觸發(fā)對(duì)于輸出信號(hào)的基于安全的調(diào)整。
文檔編號(hào)G01L9/00GK1615497SQ02827281
公開日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月18日
發(fā)明者埃爾馬·普弗恩德林, 格奧爾格·施奈德 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司