帶有並聯測試電路和4－20毫安或0－20毫安的電流迴路的製作方法

2023-12-05 15:03:16 1

專利名稱：帶有並聯測試電路和4－20毫安或0－20毫安的電流迴路的製作方法
技術領域：
本發明涉及的一個4-20毫安或0-20毫安的電流迴路，這個電路將一個模擬傳感器和一個採集系統相連，傳感器電流和採集電流分別流過這兩部分。
這樣的電流迴路有廣泛的應用。例如採用「2μIs」技術的4-20毫安(mA)的電流迴路能使傳感器在4mA的傳感器電流所能提供的能量狀態下運行。這樣的電流迴路的優越性是眾所周知的一方面，用和信號同樣的一些電線傳輸電能供給傳感器，這和別的電纜中更多電線的信號類型相比就使造價降低；另一方面，信號遭到的電磁輻射的幹擾極小，這就能使遠距離傳輸或在有強輻射的場所中傳輸。
眾所周知，用構想的模擬傳感器運行的測試儀器來控制採集系統的運行，這種模擬是用測試儀器取代模擬傳感器接入電路來實現的。但將傳感器斷開並非沒有問題的例如，重新連接的有產生極性接反的錯誤的危險，或甚至忘記重新接入，或連接的緊度不夠，在這些情況下，採集系統就不工作。
還有一種熟知的方法，用去掉電流迴路來控制模擬傳感器的運行，特別是在將傳感器從其安裝位置卸下時這樣做，這樣折卸同樣不是沒有問題的採集系統通常將迴路的開路視作不正常，而發出警報，這就需要進行幹預，使採集系統的控制單元不將這種情況當作不正常來處理。
本發明的目的在於解決在4-20mA或0-20mA電流迴路中由於斷開-重接而出現的採集系統或傳感器的運行的控制的問題。
本發明的基本思想是不斷開電流迴路而實現控制。
為此，本發明的目的在於一個將一個模擬傳感器和一個採集系統連接起來的4-20毫安或0-20毫安電流迴路，傳感器電流和採集電流分別流過這兩部分，其特徵在於將一個測試電路並聯於述及的電流迴路，以在述及的迴路中注入一迭加電流，迭加在傳感器電流或採集電流上。
用測試電路將迭加電流注入電流迴路，迭加在流經傳感器的電流之上，以便模擬傳感器相對於採集系統的運行，或迭加在採集系統之上，以模擬採集系統相對於模擬傳感器的運行。
於是，並聯於電流迴路的測試電路就在不斷開將模擬傳感器和採集系統相連接的電路的情況下注入迭加電流，這就拯治了前面所說的弊病，一方面避免在重新連接時將傳感器的極性接反，另一方面在測試模擬傳感器時，採集電路一點也不會檢測到迴路斷開的不正常。
根據本發明的第一個優點，述及的測試電路中有一電壓可變的發生器，和採集系統並聯，用以注入迭加電流，附加在採集電流上面，可以用來控制採集系統電流的下限。
在一個理想的實施方式中，測試電路中有一安培表，和可變的直流電壓發生器串聯，用來測定迭加電流的強度。
在另一種理想的實施方式中，測試電路中有一和可變的電壓發生器串聯的二極體，用來在可變電壓為零時保護電流迴路。
在另一個理想的實施方式中，測試電路中有一二極體，和採集系統串接，以使將多個傳感器接於同一採集系統的多個電流迴路的運行保持獨立。
根據本發明的第二個優點，測試電路中有一可變電流調節器，和模擬傳感器並聯，用來注入一迭加電流，附加在傳感器電流上，這能用來控制採集系統電流的上限。
根據本發明的第三個優點，測試電路中有一可變電流調節器，和模擬傳感器並聯，用來注入迭加電流，附加在傳感器電流的上面，由於迭加電流被傳感器電流控制，這就能保持在電流迴路中的採集電流。
在一個理想的實施方式中，測試電路中有一安培表，和可變電流調節器串接，用來測定模擬電流的強度。
閱讀由各圖所示出的實施例的描述，將看到本發明的其它的特徵和優點。


圖1用電路圖的形式示出電流迴路，其中帶有一個模擬傳感器和一個採集系統，以及和迴路並聯的用來測試採集系統電流的下限的測試電路。
圖2是用電路圖的形式示出一個電流迴路，帶有一個模擬傳感器、一個採集系統以及一個和迴路並聯的用來測試採集系統電流的上限的測試電路。
圖3是用電路形式示出一個電流迴路，帶有一個模擬傳感器和一個採集系統以及一個和電路並聯的用來不管傳感器電流如何都保持採集電流不變的測試電路。
在圖1中，4-20mA電流迴路中有一模擬傳感器1和一採集系統3。述及的模擬傳感器例如是一個壓力傳感器，安裝在一個高壓電氣設備，例如一個斷路器，的殼體外部。然而非常清楚，本發明並不限於這樣的一個壓力傳感器、亦可應用於其它運行於0-20mA或4-20mA的電流迴路中的模擬傳感器，可以舉出的這樣的傳感器如溫度傳感器、流量傳感器，PH值傳感器、或者還有粘度傳感器。
傳感器電流Ic流過壓力傳感器1，該電流由充滿熄弧絕緣氣體的斷路器箱內的壓力確定。
在採集系統3中有一直流電壓源5，其電壓例如為24伏(V)。這個電壓源使在一個串接的電阻R1(例如電阻值為100歐姆(Ω))中流過的採集電流Ia。臨時將一個安培表A1和一個與採集系統3串接的二極體D1並聯，用來測定採集電流強度Ia。
根據本發明，測試電路是並聯於電流迴路的，用以在述及的迴路中注入一迭加電流，迭加在傳感器電流或採集電流之上。
根據本發明的第一個實施方式，見圖1，述及的測試電路中有一直流電壓發生器7，其電壓值V4可在0到24V之間變化，它和採集系統3並聯。發生器7使在串接的電阻R4(例如等於100Ω)中流過一個迭加電流Is。
迭加電流Is通過電壓發生器7相對於採集電流Ia的方向注入壓力傳感器1的上遊，迭加在採集電流Ia上，二者之和Ia+Is等於傳感器電流Ic。將一個電流計A2和述及的電壓為V4的可變直流電壓發生器7串接，用來測定迭加電流Is的強度。
由此，逐步增加可變電壓V4，以增加迭加電流Is，並減小採集電流，由於在測試期間，箱內的壓力為一常數，由此得出傳感器電流Ic不變。將採集電流降低到一個下限，用來在不斷開電流迴路的情況下驗證採集系統是否良好運行。
在圖1中的測試電路中最好有一二極體D2，和可變電壓V4發生器7串聯，用來在可變電壓V4太小時阻止採集電流Ia的一部分在測試電路中反向。
同樣將一二極體D3和採集系統3的直流電壓V1源5串接，用來防止這個電壓V1的增加，電流不可能為負。由此，使用同一個直流電壓源就能供給多個電流迴路中的多個電壓傳感器，且在測試一個電流迴路中的採集電流的下限時而不幹擾對別的電流迴路中的壓力傳感器的供電。
根據本發明的第二個特別的實施方式(見圖2)，測試電路中有一可變直流電流調節器9，和模擬傳感器1並聯。
迭加電流Is通過可變直流電流調節器9，注入壓力傳感器1的下遊，「下遊」是相對於採集電流Ia的方向而言的，以將之迭加在傳感器電流Ic上，和Ic+Is等於採集電流Ia。一個安培表A2和可變直流調節器9串聯，用來測定迭加電流Is。
由此，逐漸增加迭加電流Is，以增加採集電流Ia，因為在整個測試階段，箱內的壓力不變，傳感器電流Ic為常數。這樣增加採集電流Ia，直到一個上限，以在不斷開電流迴路的情況下驗證採集系統3在正常運行。
必須指出，在控制採集系統的電流的上限和下限的時候，可以從接在測試電路中的安培表A1和A2來測定採集電流和迭加電流的強度Ia和Is出發而得到傳感器電流Ic。由此可以得出，藉助於和電流迴路並聯的測試電路，在整個測試採集系統的上限和下限值期間，箱子裡所裝的絕緣氣體的壓力都是可以監視的。絕緣氣體向箱子外面的洩露表現為傳感器電流Ic的下降，並由此而表現為安培表A2方便地測定迭加電流Is的下降。
根據本發明的第三種實施方式(見圖3)，測試電路中有一可變電流調節器11，和壓力傳感器1並聯，用來注入一個迭加電流Is，迭加在傳感器電流Ic上，述及的迭加電流Is被採集電流Ia控制。
在測試開始時的由採集系統所採集的採集電流的強度Ia是由伺服裝置13用作可變直流調節器11的參考基準。述及的伺服裝置13和安培表A1相連，安培表A1和採集系統3的串聯二極體D1並聯。
在整個測試期間，傳感器電流Ic的變化表示為採集電流Ia的變化，而採集電流是由調節器11注入的迭加電流Is所補償，以保持採集電流Ia不變。如傳感器電流Ic下降，則迭加電流Is增大以保持Ia為常量。
由此，漸漸地取消傳感器電流Ic而代之以迭加電流Is，而不斷開述及的電流迴路。當Ic為零時，可以將壓力傳感器1和電流迴路斷開，來對傳感器1進行控制，同時避免採集系統探測到迴路斷開的異常，而採集系統不發生任何報警。
根據本發明的第四種實施方式，述及的測試電路是裝在一個可便攜移動的盒子裡，這個盒子帶有連接端子，用來和固定在電流迴路上的測試點連接。
述及的連接端13中的一個接於和採集系統串聯的二極體D1的下遊，和測定採集電流強度Ia的電流表A1處在同一條支路中。而另一個連接端15接在壓力傳感器15的下遊。最好，安培表A1也一塊裝在測試盒內，在這種情況下，測試盒內有第三個連接端17，接在二極體D1的上遊，和述及的安培表在同一條支路中。
權利要求
1.一種電流迴路，特別是4-20毫安或0-20毫安的電流迴路，將一個模擬傳感器(1)和一個採集系統(3)連接起來，述及的傳感器(1)和述及的採集系統(3)中分別有傳感器電流(Ic)和採集電流(Ia)流過，述及的電流迴路的特徵在於它具有一個正常運行的測試電路，和述及的電流迴路並聯，能用來向電流迴路中注入電流(Is)，迭加在傳感器電流(Ic)上或迭加在採集電流(Ia)上，將這個電流(Is)逐漸增加，以驗證採集系統的運行，分別直到電流的低限或直到電流的高限。
2.根據權利要求1的電流迴路，其中測試電路有一個可變電壓(V4)發生器(7)，和採集系統(3)並聯，且能注入迭加電流(Is)，增加迭加電流直到電流的下限，保持對應於傳感器電流(Ic)的採集電流(Ia)和迭加電流(Is)之和不變，以便來驗證採集系統的運行。
3.根據權利要求2的電流迴路，其中的測試電路中有一二極體(D2)，和可變電壓發生器(7)串聯。
4.根據權利要求2的電流迴路，其中的測試電路中有一個二極體(D3)，和述及的採集系統串聯。
5.根據權利要求2的電流迴路，其中的測試電路中有一安培表(A2)，和可變電壓發生器(7)串聯。
6.根據權利要求1的電流迴路，其中的測試電路中有一可變電流調節器(9)，和模擬傳感器(1)並聯，增加迭加電流直到電流的高限來驗證採集系統的運行，測試電路注入迭加電流Is，並保持傳感器電流(Ic)和迭加電流之和不變，前面述及的兩個電流之和對應於採集電流。
7.根據權利要求6的電流迴路，其中的測試電路中有一個安培表(A2)，和可變電流調節器(9)串聯的。
8.根據權利要求6的電流迴路，其中的電流調節器(9)由採集電流(Ia)控制。
9.根據權利要求1至8中某一項的電流迴路，其中的模擬傳感器是一個在電氣設備箱體上的壓力傳感器。
10.一種可移動的盒子，其中裝有用來測試根據權利要求1至9中某一項的電流迴路的一個測試電路，述及的盒子上具有接線的連接端(13，15，17)，用來和固定在述及的電流迴路上的測試點相接。
全文摘要
4—20毫安或0—20毫安的電流迴路,將其中分別通過傳感器電流(Ic)和採集電流(Ia)的一個模擬傳器(1)和一個採集系統(31)相接,將一個測試電路和電流迴路並聯,並來向電流迴路中注入一迭加電流(Is)或迭加在傳感器電流(Ic)上,或迭加在採集電流(Ia)上。一個可變電壓(V4)發生器(7)注入迭加電流(Is),迭加在採集電流(Ia)上,這能夠控制採集系統(3)的電流的下限。可變電流調節器注入迭加電流(Is)迭加在傳感器電流(Ic)上,這能夠控制採集系統的電流的上限。
文檔編號G08C19/02GK1274452SQ9980116
公開日2000年11月22日 申請日期1999年7月19日 優先權日1998年7月20日
發明者讓－保羅·奧德朗, 讓·馬爾莫尼埃 申請人:阿爾斯託姆控股公司