傳感器排列的製作方法

2023-06-09 07:39:46

專利名稱：傳感器排列的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種變送器，包括測量傳感器，用於檢測物理參數並將其轉換為電參量；信號預處理器，用於將電參量轉換為初級信號；信號處理器，用於將初級信號轉換為測量信號；和輸出級，用於發出對應於測量信號的輸出信號。
背景技術：
在測量和控制技術中普遍的應用中，例如對於複雜過程的監控、控制和/或自動化，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，傳感器檢測物理參數並將其轉換為電參量，電子部件將電參量轉換為測量信號，然後輸出級將該測量信號以輸出信號的形式發出。
測量信號通常由上位單元，例如控制和/或調整單元，檢測。上位單元將顯示、控制和/或調整信號作為瞬時測量值的函數而發送，用於過程的監控、控制和/或自動化。其例子有可編程邏輯控制器(PLC)、過程控制系統(PCS)或個人計算機(PC)。
在現有的變送器中，電參量由傳感器檢測並由信號預處理器轉換為初級信號。信號處理器由該初級信號得到測量信號，並且測量信號被送入輸出級，輸出級發出相應的輸出信號。
在預處理的初級信號的處理中，發生誤差，在現有變送器的情況中該誤差不能被識別。
在現今的變送器中，經常使用微處理器用於信號處理，並且例如用於實現用戶特定的傳遞函數。當使用軟體時，例如由於隱藏的軟體錯誤，可能發生問題，其可能導致錯誤的輸出信號，或者，在最壞的情況中，甚至導致輸出信號的凍結。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種變送器，其允許識別在初級信號的處理中發生的誤差。
為此，本發明在於一種變送器，其具有-測量傳感器，--用於檢測物理參數並將其轉換為電參量；-信號預處理器，用於將電參量轉換為初級信號；-信號處理器，用於將初級信號轉換為測量信號；-輸出級，用於發出對應於測量信號的輸出信號；和-監控單元，--用於將輸出信號與從初級信號得到的輔助信號比較，並且當輸出信號和輔助信號之間的差超過預定限度時觸發對於輸出信號的基於安全的調整。
在一個實施例中，輸出級發出一模擬輸出信號，--其取自電阻兩端，--其被送入監控單元，並且--其在監控單元中被利用測量電路而檢測。
在一個實施例中，變送器包括電子單元，其用於根據應用特定的傳遞函數處理送入的測量信號。
在一個實施例中，由應用特定的傳遞函數實現測量信號的零點和縮放比例的調整。
在進一步的發展中，監控單元包括第二電子單元，傳遞函數存儲在分配給該單元的存儲器中，第二電子單元在工作中通過根據應用特定的傳遞函數處理初級信號而由初級信號得到輔助信號，並且將經處理的初級信號與輸出信號比較。
在進一步的發展中，輸出信號的基於安全的調整是警報信號。
本發明還在於一種方法，用於啟動具有第一和第二電子單元的變送器，其中用戶的傳遞函數被經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，傳遞函數經由數據線從第一電子單元傳輸至第二電子單元，並且被存儲在分配給第二電子單元的存儲器。


現在將根據描述變送器的實施例的例子的附圖詳細解釋本發明及其進一步的優點；附圖中為等同的元件提供了等同的參考符號。
圖1顯示了本發明的變送器的框圖；並且圖2顯示了圖1所示的監控單元。
具體實施例方式
圖1顯示了本發明的變送器的框圖。該變送器包含測量傳感器1，其用於檢測物理參數X並將其轉換為電參量。該測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X影響測量傳感器1，而測量傳感器發出對應於物理參數X的當前測量值的電參量。該電參量被送入信號預處理器3，信號預處理器3用於將電參量轉換為初級信號R，初級信號R可用於進一步的處理和/或分析。為此，電參量被例如放大和/或過濾。
初級信號R被接下來的信號處理器4轉換為測量信號M。這裡，進行例如對於初級信號的可能的溫度依賴的補償。而且，可以考慮由於例如溫度特定的特徵曲線或補償和/或標定數據而得到的標定和調整。
將測量信號M應用到電子單元5，例如微處理器，其根據應用特定的傳遞函數F處理測量信號M。這裡，考慮例如用於期望的物理量的零點和測量值的縮放比例(例如，以要發出測量結果的測量範圍規範或者單位的形式)。
根據傳遞函數F處理的測量信號被施加到輸出級7，輸出級7發出對應於測量信號M的輸出信號。輸出信號可以例如是對應於當前測量值的電流、對應於當前測量值的電壓、或者數位訊號。在所示的實施例的例子中，輸出信號是作為物理參數X的函數而改變的電流I(X)。
提供監控單元9，其與由信號處理器4、電子單元5和輸出級7形成的信號處理路徑並聯。圖2顯示了對於監控單元9的結構的實施例的例子。
監控單元9具有第一輸入，初級信號R施加於該第一輸入。
在工作中，監控單元9將輸出信號與得自初級信號R的輔助信號H比較，並且當輸出信號和初級信號R之間的差超過預定限度時，影響對於輸出信號的基於安全的調整。初級信號R自然沒有輸出信號精確。為此，優選地定義了輔助信號H和輸出信號之間的容差，諸如可能由於兩個信號的不同精確度而發生的差。如果這兩個信號之間的差超過這個限度，則發生故障，其立即被根據本發明所實施的變送器識別。相應地，變送器便可以影響對於輸出信號的基於安全的調整。
變送器警告操作者，並且確保在錯誤被校正之前不會引起大的破壞。
在使用模擬輸出信號的所示實施例的例子中，電阻10位於輸出分支中，輸出信號取自電阻10兩端並被送入監控單元。監控單元9具有測量電路11，其中輸出信號被檢測並被送入比較器13。
優選地，監控單元還具有電子單元15，例如第二微處理器，其通過根據應用特定的傳遞函數F處理初級信號R而從初級信號R中得到輔助信號H。電子單元15將這樣得到的輔助信號H與當前的輸出信號比較。
在這一點上，電子單元15被分配了存儲器17，其中存儲傳遞函數F。
在本發明的變送器啟動期間，優選地，傳遞函數F在第一步驟中由用戶經由通信接口送入信號處理分支中的第一電子單元5。或者，也可以由用戶選擇變送器中存在的傳遞函數。這可以例如，通過不同測量範圍、信號輸出模式、對哪些單元作出測量等的菜單允許選擇的方式而發生。
在圖1中僅以箭頭象徵性地指示通信接口。儘管這裡談及通信接口，但是對於某些變送器，傳遞函數F的一個簡單的到電子單元5的單向傳遞也可能是足夠的。這不必經由獨立的接口而發生，而是也可以發生在用於向變送器供電的線路和/或在其上發出輸出信號的線路上。
從第一電子單元5，傳遞函數F在數據線19上從第一電子單元5傳遞至第二電子單元15，並且存儲在分配至第二電子單元15的存儲器17中。
在本發明的變送器中，整個信號處理分支被監控。其中發生的任何類型的錯誤被立刻注意到，並且變送器以基於安全的方式自動反應。
這發生在例如監控單元9的電子單元15影響對於輸出級7的相應調整。這在圖1和2中以實線指示。或者，監控單元9可以自然地直接作用於輸出信號。在所述的電流輸出的情況中，這可能例如看起來輸出級和電阻10之間的監控單元9作用於輸出信號，使得其採取期望的基於安全的調整。這在圖中以虛線顯示。
對於輸出信號的基於安全的調整可以例如是警報信號。在所述的模擬電流輸出的情況中，警報信號可以例如是將電流調節至在正常測量條件下不會接受的一個值。如果對應於實際測量值的電流在無誤差操作中在4mA和20mA之間，則電流超過20mA或者低於4mA都能夠代表警報。
或者，基於安全的調整自然還可以意味著設置了輸出信號，其對應於不正常工作的變送器所觸發的最低可能損壞時的測量值。例如，在料位測量的情況中，基於安全的調整可能意味著已經識別到故障的變送器與實際料位無關地而報告容器充滿，使得沒有更多的填充物被引入容器。這樣，防止了容器的溢出。除了這個調整，警報信號具有優點地添加到輸出信號上。
權利要求
1.變送器，包括—測量傳感器(1)，——用於檢測物理參數(X)並將其轉換為電參量；—信號預處理器(3)，用於將所述電參量轉換為初級信號(R)；—信號處理器(4)，用於將所述初級信號(R)轉換為測量信號(M)；—輸出級(7)，用於發出對應於所述測量信號(M)的輸出信號；和—監控單元(9)，——其在操作中將所述輸出信號與從所述初級信號(R)得到的輔助信號(H)比較，並且當所述輸出信號和所述輔助信號(H)之間的差超過預定限度時觸發對於所述輸出信號的基於安全的調整。
2.根據權利要求1所述的變送器，其中所述輸出級(7)發出一模擬輸出信號，——其取自電阻(10)兩端，——其被送入所述監控單元(9)，並且——其在所述監控單元(9)中被利用測量電路(11)而檢測。
3.根據權利要求1所述的變送器，進一步包括電子單元(5)，其用於根據應用特定的傳遞函數(F)處理送入的測量信號(M)。
4.根據權利要求1所述的變送器，其中由應用特定的傳遞函數(F)實現所述測量信號(M)的零點和縮放比例的調整。
5.根據權利要求3所述的變送器，其中—所述監控單元(9)包括第二電子單元(13)，—其中所述傳遞函數(F)存儲在分配給所述單元(13)的存儲器(17)中，並且—所述第二電子單元(13)在工作中——通過根據所述應用特定的傳遞函數(F)處理所述初級信號(R)而由所述初級信號(R)得到所述輔助信號(H)，並且——將所述輔助信號(H)與所述輸出信號比較。
6.根據權利要求1所述的變送器，其中所述輸出信號的基於安全的調整是警報信號。
7.用於根據權利要求3或5所述的變送器的啟動的方法，其中—用戶的所述傳遞函數(F)被經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(F)，—所述傳遞函數(F)經由數據線(19)從所述第一電子單元(5)傳輸至所述第二電子單元(13)，並且—被存儲在分配給所述第二電子單元(13)的存儲器(17)中。
全文摘要
本發明涉及一種變送器，包括測量傳感器(1)，用於檢測物理測量變量(X)並將其轉換為電參量；信號預處理器(3)，用於將電參量轉換為初級信號(R)；信號處理器(4)，用於將初級信號(R)轉換為測量信號(M)；和輸出級(7)，用於發出對應於測量信號(M)的輸出信號。在初級信號(R)的處理過程中發生的誤差可以由變送器的監控單元(9)確認，該監控單元(9)在操作過程中將輸出信號與從初級信號中得到的輔助信號(H)比較，並且當輸出信號和初級信號(R)之間的差超過預定限度時觸發對於輸出信號的基於安全的調整。
文檔編號G01L9/00GK1615497SQ02827281
公開日2005年5月11日 申請日期2002年12月20日 優先權日2002年1月18日
發明者埃爾馬·普弗恩德林, 格奧爾格·施奈德 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司