測量裝置製造方法

2023-10-31 03:02:27 2

測量裝置製造方法
【專利摘要】一種測量裝置，包括：傳感器，被實施為產生與被測變量相關的測量信號並且經由第一接口輸出該測量信號；評估電路，經由與第一接口互補連接的第二接口與傳感器連接並且與第一接口可釋放連接，其中評估電路包括至少一個計算機系統和相關聯的存儲器以及第三接口；第一上級數據處理系統，評估電路經由第三接口與該第一上級數據處理系統連接，其中在存儲器中存儲電腦程式，其中該電腦程式用於測量信號的附加處理以及用於將處理的測量信號經由第三接口傳輸至第一上級數據處理系統；和經由無線電連接與評估電路無線連接的第二上級數據處理系統。
【專利說明】測量裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量裝置，特別是一種用於處理測量技術的測量裝置。

【背景技術】
[0002]現場設備，即在過程附近安裝的測量設備，在過程測量技術中被應用，特別是用於通過使用化學、物理或生物過程來從原始或起始材料生產產品和/或用於工業工廠的控制的化學過程的自動化和/或程序的自動化。被實施為傳感器的現場設備能夠監測，例如過程被測變量，諸如壓力、溫度、流量、填充料位或液體，和/或氣體分析的被測變量，例如PH值、導電性、某些離子的濃度、化合物和/或氣體的濃度或局部壓力。
[0003]通常，在過程安裝中使用大量極其不同的傳感器。布置在過程中的某個安裝位置處的傳感器，例如，安裝在某個位置處並且被實施用於記錄一個或多個被測變量的傳感器，形成測量點。
[0004]通常來說，傳感器包括測量變送器，所述測量變送器被實施為記錄被監測的被測變量以及產生與被測變量的當前值相關的電測量信號。如今用於測量信號的另外處理的最常為電子評估電路，該電子評估電路被實施為進一步決定電測量信號例如以數位化它，以將它轉換為被測變量的測量值和/或從測量值導出的變量，並且在給定情況下，將這樣的電測量信號輸出至上級單元。除測量值形成和測量值轉發之外，評估電路能夠執行更廣泛的功能。例如，它能夠被實施為執行對測量值的更廣泛的評估或被實施為進行傳感器診斷，在這種情況下，傳感器的當前狀態被確定，和/或對傳感器的剩餘壽命的預測發生。
[0005]在上述類型的傳感器的情況下，評估電路與布置成與相應的測量點空間遠離的上級數據處理系統頻繁地連接。由相應的傳感器產生的測量值、診斷相關數據或其它傳感器數據被轉發到上級數據處理系統。上級數據處理系統能夠特別是包括一個或多個電子過程控制器，例如，一個或多個現場測量發送器、過程控制計算器或可編程邏輯控制器(PLC)。
[0006]通常，在這樣的工業測量裝置中至少部分用於數據傳輸的是現場總線系統，諸如，例如，基礎現場總線、PROFIBUS、ModBus等，或，例如，還有基於乙太網標準的網絡。通常來說，伴隨這些現場總線系統的是對應的獨立於應用的標準化傳輸協議。
[0007]從W02005/031339獲知液體傳感器，其經由耦合器與測量發送器連接並且進一步與上級數據處理系統連接。傳感器包括測量變送器和傳感器電路，該傳感器電路具有用於預處理藉助於測量變送器產生的模擬測量信號的預處理電路、用於將記錄的模擬測量信號轉換成數字測量信號的模擬/數字轉換器和用於將數字測量信號傳輸到上級測量發送器的第一接口。耦合器包括傳感器側主耦合元件和互補的與測量發送器連接的次耦合元件。第一接口被實施為將數字測量信號經由耦合器傳輸至測量發送器。次耦合元件包括另一個電子電路，該另一個電子電路具有與第一接口互補的第二接口，該第二接口被實施為接收從第一接口傳輸的測量信號。而且，第二接口能夠經由耦合器將數據以及能量傳輸至傳感器的第一接口。在從WO 2005/031339 Al獲知的傳感器的情況下，能量和數據的傳輸藉助於第一和第二接口的感應耦合無接觸地發生。這還確保傳感器從測量發送器的電流解耦。
[0008]測量發送器傳統上具有顯示裝置(例如，顯示器)和輸入裝置(例如，以鍵盤或一個或多個旋轉/壓力開關的形式)，藉助於所述顯示裝置和輸入裝置，用戶能夠讀取測量值和傳感器數據，相應地輸入參數或命令。
[0009]在早期，測量裝置存在，其沒有具有輸入和顯示裝置的常規測量發送器。在DE 102011 107 717 Al中描述的是用於液體或/和氣體分析的傳感器，其與測量或/和評估電路相應地與上級控制系統連接。傳感器包括傳感器殼體，在該感器殼體中設有用於記錄測量值、調節測量值和將測量值轉發至測量或/和評估電路相應地轉發至控制系統的電路裝置。該電路裝置包括模擬傳感器電子設備、用於將記錄的模擬測量值轉換成數字測量值的模擬/數字轉換器、計算單元和使用過程技術的標準通信協議(例如，HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB或基礎現場總線)調節數字測量值並且將數字測量值轉發至測量或/和評估電路相應地轉發至控制系統的通信裝置。DE 102011107717 Al中圖示的傳感器構造的目的是將儘可能多的電子設備集成進傳感器。因此，布置在傳感器殼體中的傳感器電子設備被實施不僅用於記錄並且在給定情況下數位化由傳感器的測量變送器記錄的測量值，而且還用於測量值的附加處理以及轉換成可由控制站處理的標準通信協議。
[0010]通常來說，用於液體和/或氣體分析的傳感器在它們的壽命期間必須時不時經歷維護，特別是必須被校準或更新。為此，通常，從測量點移除要被維護的傳感器並且在另一個位置(例如，在實驗室中)進行維護措施。在中期，能夠利用相同類型的另一個傳感器進一步操作測量點。而且，用於液體和/或氣體分析的傳感器的壽命是有限制的並且取決於測量點的具體特徵。壽命能夠位於例如幾天和幾個月之間。這導致必須定期更換測量點的傳感器的事實。因此在儘可能多的電子設備被容納在傳感器中的情況下，測量裝置的缺點在於，在每次傳感器更換的情況下，不僅存儲在傳感器中的數據而且還有測量點特定匹配的參數和測量位置專有的程序代碼從測量點移除。這些參數，相應地程序代碼，必須為更換用傳感器提供重新。而且，傳感器電子設備的部件的壽命明顯比傳感器的測量變送器的通常壽命長。因此，以與測量變送器相同的頻率來更換這些部件是不經濟的。
[0011]EP 2 233 994 A2描述包括智能過程傳感器的測量裝置，該智能過程傳感器可與電子設備模塊可釋放地連接。電子設備模塊包括具有存儲單元的微處理器、多個數字接口和用於將模擬信號從過程傳感器轉發至過程控制系統的裝置。過程傳感器用於確定被測介質的至少一個化學或物理被測變量，並且除用於記錄被測變量的測量變送器之外，過程傳感器包括與測量變送器不可分離地連接的電子單元。電子單元包括用於監測傳感器狀態的裝置、用於數位化來自傳感器單元的模擬測量數據的裝置、用於轉發模擬和數位化數據的裝置、用於連接過程傳感器與過程控制系統的至少一個模擬接口和至少一個數字接口、和在被測介質和接口之間的電流隔離裝置。與測量變送器不可分離地連接的電子單元用於處理測量數據，以監測傳感器狀態以及存儲傳感器相關數據。因此，一般而言，它執行在分析測量【技術領域】中的其他常用測量發送器的功能。電子設備模塊用於可由過程控制系統相應地可由移動服務裝置處理的通信協議將由智能傳感器提供的數據和診斷信息經由一個或多個接口輸出例如到過程控制系統或到移動服務裝置。由於在此處基本測量發送器功能也由與測量變送器不可離分地連接的電子設備提供，所以從EP 2 233 994 A2獲知的測量裝置具有與DE 102011 107 717 Al中描述的裝置基本上相同的缺點。
[0012]因此，本發明的目的是提供至少部分地克服所描述的現有技術的缺點的測量裝置。


【發明內容】

[0013]該目的由如權利要求1限定的測量裝置來實施。
[0014]本發明的測量裝置包括:
[0015]-傳感器，特別是用於液體和/或氣體分析的傳感器，其中，該傳感器被實施為產生與被測變量相關的測量信號並且經由第一接口輸出這樣的測量信號，
[0016]-評估電路，該評估電路經由與第一接口互補的第二接口與傳感器連接並且與第一接口可釋放地連接，其中，該評估電路包括至少一個計算機系統和與該計算機系統相關聯的存儲器，以及第三接口，特別是被實施為現場總線接口的第三接口，
[0017]-第一上級數據處理系統，特別是被實施為上級控制系統的第一上級數據處理系統，評估電路經由第三接口與該第一上級數據處理系統連接，其中，在與評估電路的計算機系統相關聯的存儲器中存儲由計算機系統可執行的電腦程式，其中，該電腦程式用於測量信號的附加處理，特別是基於測量信號來計算測量值，以及用於將進一步處理的測量信號經由第二接口傳輸至第一上級數據處理系統；和
[0018]-特別是經由無線電連接與評估電路無線地連接的第二上級數據處理系統。
[0019]評估電路能夠被實施為例如特別是基於測量信號進一步處理由傳感器傳送的測量信號，確定將由測量裝置監測的被測變量的測量值，根據第一和/或第二數據處理系統可處理的通信協議將計算的測量值轉換成信號並且將這樣的信號轉發至第一和/或第二數據處理系統。而且，評估電路能夠被實施為監測傳感器的狀態，相應地傳感器的電流狀態，例如，確定剩餘壽命或電流計數器讀數，以及存儲傳感器、或測量點、引用的數據和參數，其中，用於提及的目的的一個或多個電腦程式被存儲在評估電路的存儲器中。計算機系統能夠為例如微處理器。
[0020]在實施例中，傳感器和評估電路藉助於用於傳輸數據和能量的可釋放插接式連接彼此連接，其中，插接式連接包括傳感器側主耦合元件和與之互補的評估電路側次耦合元件，其中，次耦合元件具有殼體，評估電路布置在該殼體中。耦合元件能夠特別是插接式連接的插頭，相應地插座。
[0021]由於用於傳感器信號的進一步處理的評估電路與傳感器可分離地連接，例如，因為評估電路集成在可釋放插接式連接的耦合元件中，該耦合元件能夠與互補的耦合元件(該互補的耦合元件與傳感器側上的傳感器持久連接)可釋放地連接，所以提供的選項是，傳感器能夠用相同類型傳感器更換，且不丟失提供給較早連接在測量點處的傳感器的數據和電腦程式或無需另外的測量，以便將這些數據或電腦程式提供給新的傳感器。而且，用於產生和用於輸出測量信號與傳感器持久連接的傳感器電路，特別是電子傳感器電路，能夠相對簡單地被構造，使得在到達傳感器的壽命末期之後將同時被布置的傳感器電路能夠由少量的和/或價格優惠的部件實施。由於評估電子設備被容納在殼體的耦合元件中，所以測量裝置總體上是緊湊的。
[0022]因為評估電路被實施用於與第一和/或第二數據處理系統通信，所以對傳感器或測量點的服務、特別是對存儲在評估電路的存儲器中的測量值的或對傳感器專有或測量位置專有的數據或參數的檢索、以及對配置參數的或對命令的輸入能夠藉助於第一數據處理系統或藉助於第二數據處理系統選擇性地發生。為此，第一和/或第二數據處理系統能夠具有對應的顯示器和輸入裝置，特別是HMI (人機接口)。以這種方式，提供省略在測量點處持久安裝的測量發送器並且具有其自身的顯示器/輸入裝置的選項。
[0023]在評估電路的有利實施例中，次耦合元件的殼體能夠保護評估電路免受環境影響，特別是通過液密的或不透水噴灑的密封。次耦合元件的殼體能夠被實施例如作為連接在與電纜密封地特別是不透氣地連接的一端上的注塑模製部的一個部件，該電纜接觸布置在殼體的內部的評估電路並且將其與上級第一數據處理系統連接。
[0024]次耦合元件的殼體能夠至少部分地被實施為具有小於20mm的外徑的空心圓柱體。特別地，空心圓柱體的外徑能夠為大於10mm。傳感器側耦合元件能夠相應地同樣至少部分地被實施為具有小於20mm的外徑的空心圓柱體，然而，其中，該外徑大於10mm。優選地，垂直於傳感器軸線相應地垂直於耦合元件的軸對稱軸線測量的耦合元件的外徑是不在任何位置大於20_。這意味著傳感器以及插接式連接能夠嵌合在過程技術的標準可伸縮組件中。有利地，而且，評估電路至少部分地布置在多重電路板、多層電路板或柔性電路板相應地剛性伸縮電路板上。以這種方式，插接式連接的特別是次耦合元件的更加緊湊的實施例的能夠被實施。
[0025]次和/或主耦合元件能夠具有顯示元件，該顯示元件能夠包括特別是用於顯示通信狀態或系統狀態特別是傳感器的狀態的至少一個LED (發光二極體)。顯示元件能夠包括例如不同顏色的LED，其中，不同顏色顯示不同的通信狀態。如果僅使用了一個單獨的LED，則通過不同的閃爍節奏能夠示出各種通信狀態的顯示。
[0026]第二上級數據處理系統能夠被實施為根據特別是以節能模式(HOLD、SNIFF、PARK)藍牙標準或根據藍牙低能協議經由無線電連接與評估電路通信。為此，評估電路能夠包括無線電收發器，優選地同樣布置在次耦合元件的殼體內的無線電收發器。
[0027]評估電路的現場總線接口能夠被實施為根據滿足下列標準:HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB、基礎現場總線、ModBus之一的協議將數據特別是進一步處理的測量值以信號的形式從評估電路經由現場總線傳輸至第一上級數據處理系統。相應地，現場總線接口能夠被實施為根據滿足提及的標準之一的協議經由現場總線從第一上級數據處理系統接收以信號的形式的數據。現場總線接口能夠特別地被實施為使評估電路能夠經由4至20mAHART信號與上級單元的通信。
[0028]第二上級數據處理系統能夠特別是移動的。例如，第二數據處理系統能夠為手持裝置，諸如，例如，由Endress+Hauser集團公司出售的商標為Field Xpert的手持裝置、智慧型電話、平板PC、筆記本、或一些其它可攜式微型計算機。
[0029]第二數據處理系統還能夠為顯示系統。顯示系統能夠為例如被實施用於與評估電路和/或與第一上級數據處理系統無線通信的顯示器。
[0030]第二數據處理系統還能夠為適於在Ex-區域中使用的手持裝置或適於在Ex-區域中使用且被實施用於與評估電路無線通信的顯示系統。
[0031]第二上級數據處理系統能夠特別是用於服務現場的(即，在現場)傳感器。為此，評估電路被實施為將測量值、當前配置參數(能夠被選擇為傳感器或測量點相關的)和菜單結構數據傳輸至第二數據處理系統。相反地，第二上級數據處理系統能夠被實施為將用戶預定的傳感器或測量點專有的配置參數傳輸至評估電路。第二數據處理系統能夠包括電腦程式，特別是提供HMI功能的所謂的app。術語HMI功能特別是指，app被實施為將菜單結構顯示在數據處理系統的顯示器上，藉助於菜單結構，用戶能夠查看由評估電路提供的測量數據或其它數據，相應地藉助於輸入端經由第二數據處理系統的輸入裝置(例如，觸摸顯示器或鍵盤)輸入配置參數或命令。在當前常用的智慧型電話、移動微型計算機或平板PC的作業系統中，這樣的程序被預安裝或能夠例如經由智慧型電話或傳感器製造商的中央存儲容易地獲取。
[0032]第二數據處理系統能夠輔助地具有到諸如WLAN、GSM或UMTS的無線電網絡的通信接口。這允許第二數據處理系統連接到測量裝置的操作員的或傳感器製造商的公司範圍內的專用網或甚至連接到網際網路。經由該通信接口，第二數據處理系統能夠下載關於傳感器的另外的信息或另外的電腦程式包。
[0033]可由計算機系統執行的並且存儲在與評估電路的計算機系統相關聯的存儲器中的電腦程式在優選實施例中被模塊化地構造。在這樣的情況下，電腦程式包括通用模塊，該通用模塊被實施為檢測與評估電路連接的傳感器的傳感器類型。這能夠例如藉助於從傳感器傳輸到評估電路的傳感器標識發生。而且，電腦程式包括對應於傳感器標識的模塊的至少一個傳感器類型專有模塊。在下文中，這將還是被稱為傳感器類型專有的電腦程式模塊，其中，電腦程式的通用模塊基於檢測的傳感器類型被實施為將為該傳感器類型提供的特定模塊加載到與計算機系統相關聯的存儲器中的為此提供的存儲器範圍中，使得它能夠由計算機系統執行。
[0034]評估電路具有第一輔助存儲器，例如以SPI快閃記憶體存儲器的形式實施的第一輔助存儲器，在該第一輔助存儲器中持久存儲與評估電路可連接的多個不同傳感器類型的傳感器類型專有電腦程式模塊，其中，計算機系統基於從與評估電路連接的傳感器獲得的傳感器標識被實施為將與傳感器類型相關聯的傳感器類型專有的電腦程式模塊從第一輔助存儲器安裝到與計算單元相關聯的存儲器中。這允許對測量裝置的即插即用操作。
[0035]該實施例的進一步優點在於，第一輔助存儲器能夠被實施為大容量存儲器，其能夠提供大量不同的傳感器類型專有的電腦程式模塊用於大量不同傳感器類型的操作。由於這些程序不需要被保持在計算機系統的內存儲器中，所以計算機系統能夠由相對簡單且價格優惠的微處理器實施。
[0036]評估電路能夠具有第二輔助存儲器，特別是EEPR0M，被實施用於數據的持久存儲。例如，計算機系統能夠被實施為將數據(特別是在工作期間產生的診斷數據或配置數據)存儲在第二輔助存儲器中。
[0037]充當第二輔助存儲器的EEPROM能夠被實施使得它能以節省電流的方式操作。這當第三接口為雙導體接口時是特別有利的，評估電路經由該第三接口與第一上級數據處理系統連接。在這種情況下有利的是存儲在傳感器的工作期間能夠改變的數據，諸如，例如，不是在與計算機系統相關聯的內快閃記憶體存儲器中而是替而在第二輔助存儲器中的配置數據、計數器狀態或校準參數，因為評估電路和傳感器僅經由被實施為現場總線接口的第三接口被供應能量，並且因此，僅有限的功率是可用的，評估電路和傳感器必須同時被利用用於傳感器的操作，即，專門用於記錄被測變量及其到測量信號的轉換。
[0038]在另外的實施例中，對於其中第三接口(其中，評估電路經由該第三接口與第一上級數據處理系統連接)為雙導體接口的情況特別有利的是，評估電路能夠被實施使得，在對存儲在評估電路的存儲器中電腦程式模塊和/或存儲在評估電路的存儲器中的一個或多個特別是所有傳感器類型專有的電腦程式模塊執行更新時，考慮當前被提供給評估電路的功率。因此，例如，充電過程和存儲器過程能夠減慢或在某一時間段期間被失活。因此，評估電路能夠被實施為使得，在電腦程式模塊的更新期間，它中斷對測量信號的記錄和/或對測量信號的其它處理和/或將進一步處理的測量信號傳輸到第一和/或第二數據處理系統。因此，經由評估電路的第三接口提供的整個能量相應地功率能夠專用於相關的電腦程式模塊的更新。
[0039]評估電路還能夠輔助地或備選地被實施為，在執行對計算機系統中所包含的電腦程式模塊和/或對存儲在評估電路的存儲器中的一個或多個特別是所有傳感器類型專有的電腦程式模塊的更新時，將經由第三接口輸出到第一上級數據處理系統的信號的電流設置為高於測量範圍和/或指示故障的電流電平。這對於其中第三接口為雙導體接口的情況是同樣有利的，評估電路經由該第三接口與第一上級數據處理系統連接。對於其中接口具有4-20mA HART電流輸出的情況，例如，大於20mA特別是20.5mA的誤差電流能夠經由該接口輸出。因此，儘可能高的功率被提供用於更新相關的電腦程式模塊。
[0040]在更新一個或多個電腦程式模塊的情況下，特別是在更新所有電腦程式模塊的情況下，評估電路能夠被實施為在第一步中將要更新的一個或多個電腦程式模塊當前版本完全加載到評估電路的存儲器中，並且僅在一個或多個當前版本完全被加載之後，在第二步中，在評估電路的存儲器中將當前要更新的電腦程式模塊重寫。這在要更新的電腦程式模塊有缺陷地特別是不完全傳輸到評估電路的情況下具有的優點是，已經存在的電腦程式模塊仍然不受影響並且因此在功能上可用，使得測量裝置能夠臨時仍與現有電腦程式模塊一起操作。這允許評估電路的電腦程式模塊的無破壞更新。
[0041]為了更新電腦程式模塊，對應的當前電腦程式模塊能夠從傳感器或從與評估電路的第二接口兼容的裝置經由第二接口、從第一上級數據處理系統經由第三接口或每個無線電藉助於第二上級數據處理系統傳輸到評估電路。
[0042]傳感器能夠為例如用於測量pH值、導電性、氧含量、離子濃度、氯含量、臭氧含量、液體的濁度或固體含量的傳感器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]現在基於附圖中圖示的實施例更詳細地解釋本發明，其中:
[0044]圖1具有經由無線電與評估電路連接的傳感器、評估電路、上級第一數據處理系統、和第二上級數據處理系統的測量裝置的實施例的第一示例的示意表示；
[0045]圖2圖1中圖示的測量裝置的傳感器和評估電路的示意圖；
[0046]圖3具有經由無線電與評估電路連接的傳感器、評估電路、上級第一數據處理系統、和第二上級數據處理系統的測量裝置的實施例的第二示例的示意表示；
[0047]圖4圖3中圖示的測量裝置的傳感器和評估電路的示意圖。

【具體實施方式】
[0048]圖1示意性地示出測量裝置I。測量裝置I包括傳感器3，其具有測量變送器5和與測量變送器5持久連接的傳感器側的主耦合元件7。主耦合元件7具有殼體，傳感器電路6被容納在該殼體中。傳感器電路6包括特別是第一接口 II，經由第一接口 Il傳感器3能夠將測量信號傳輸至屬於被容納在次耦合元件9中的評估電路8的第二接口 12。第二接口 12與第一接口 Il互補。次耦合元件9包括第二殼體，該第二殼體特別是液密地圍繞評估電路8，以保護評估電路8免受環境影響。另外，傳感器側耦合元件7的殼體液密地密封並且因此保護傳感器電路6免受環境影響。評估電路8被實施為電子電路，其能夠布置在次耦合元件9的殼體內，特別是，在多重電路板、柔性電路板或剛性伸縮電路板上。
[0049]評估電路8與第一上級數據處理系統11連接，該第一上級數據處理系統11能夠為例如過程控制系統，特別是包括PLC的過程控制系統。連接能夠例如藉助於現場總線13被實施。在這樣的情況下，選項包括有線連接以及還有無線連接兩者。為了將數據從評估電路8經由現場總線13傳輸到第一上級數據處理系統11，相應地，為了由評估電路8從上級數據處理系統11接收數據，評估電路8包括現場總線接口 13。傳感器3包括傳感器電路6以及評估電路8，由第一上級數據處理系統11經由接口 13供應能量。
[0050]評估電路8和上級第一數據處理系統11之間的數據通信藉助於可由上級數據處理系統11處理的通信協議(例如，藉助於標準現場總線通信協議，諸如HART、PR0FIBUS PA、PROFIBUS DB、基礎現場總線、ModBus)發生。如果連接13被實施為無線連接，則通信能夠例如根據無線HART標準發生。在本示例中，接口 13被實施為使得評估電路能夠經由4-20mAHART信號與上級單元通信，並且包括雙導體電流輸出。然而，同樣地，在此處描述的發明還能夠以測量裝置被實施，在此情況下，評估電路以四導體電流輸出工作，並且在此情況下，藉助於4-20mA HART信號或藉助於其它提及的標準現場總線通信協議之一通信發生。
[0051]由耦合元件7和9形成的可插拔耦合連接器在本示例中被實施為感應耦合。耦合部分中的每一個包括線圈，並且在這些線圈之間能夠感應地傳輸能量和數據。這具有如下優點，可插拔耦合連接器同時保證傳感器3與上級數據處理系統11相應地與評估電路8的電流隔離。備選地，然而，可插拔耦合連接器還能夠被實施為電流耦合插接式連接。在這種情況下，在傳感器電路6內或在形成評估電路8的電子電路內提供電流隔離是有利的。
[0052]次耦合元件9包括光學顯示器21，該光學顯示器能夠包括例如LED，用於經由由耦合元件7、9建立的可插拔耦合連接器視覺顯示通信連接的狀態。顯示器能夠例如以多色LED的形式被實施。在這種情況下，每個顏色對應於通信連接的某一狀態。在變型中，光學顯示器21還能夠用於指示傳感器狀態，例如傳感器缺陷或其它系統狀態。使用僅單一顏色LED也是可能的。在這種情況下，相互不同的閃爍頻率能夠用於可視化系統狀態或通信狀態。
[0053]評估電路8包括另一個接口 14，該另一個接口 14本示例中被實施為無線電接口。它包括無線電收發器，其被實施為例如根據藍牙、或藍牙LE標準每個無線電與第二上級數據處理系統15通信。第二上級數據處理系統15在本示例中被實施為智慧型電話。除被實施用於例如根據藍牙或藍牙LE標準與評估電路8的接口 14進行無線電通信的無線電接口之夕卜，第二上級數據處理系統15還包括網際網路接口，經由該網際網路接口(例如，每WLAN、GSM或UMTS)它能夠與無線電網絡17(特別是專用網或網際網路)通信。
[0054]充當第二上級數據處理系統15的智慧型電話包括顯示器和輸入裝置19，該顯示器和輸入裝置19在本示例中被實施為觸控螢幕。存儲在數據處理系統15的存儲器中的是以app的形式的服務軟體，該服務軟體可由數據處理系統15執行。服務軟體被實施為提供HMI，其藉助於一個或多個菜單來顯示測量和傳感器數據和/或測量點參數，並且為用戶提供輸入或選擇參數以及輸入或選擇命令到評估電路的機會。
[0055]圖2示意性地示出兩個耦合元件7和9，傳感器電路6的電路部件和評估電路8的電路部件布置在該兩個耦合元件7和9中。傳感器電路6包括模擬測量電路MC，該測量電路MC與測量變送器5相互作用，產生以測量電壓或測量電流的形式的模擬測量信號。測量信號由模擬/數字轉換器A/D1數位化並且輸出到第一微處理器μ Cl，該第一微處理器UCl被實施為準備將測量信號經由評估電路8的接口 Il傳輸到接口 12。第一微處理器μ Cl包括內存儲器。而且，傳感器電路6能夠包括第一微處理器μ Cl能夠訪問的至少一個另外的輔助存儲器(未示出)。包含在該存儲器中的能夠特別是特徵化傳感器特性曲線以及計數器狀態的傳感器專有的參數，例如當前校準參數，例如參數、零點和斜率。評估電路8包括第二微處理器μ C2，該第二微處理器μ C2被實施為根據測量信號計算被測變量的測量值坐寸ο
[0056]微處理器μ C2包括內部快閃記憶體存儲器Fl和內部RAM R0而且，它能夠訪問被實施為大容量存儲器的第一輔助存儲器SPI。而且，它能夠訪問第二輔助存儲器F2，在傳感器3的工作期間能夠改變的持久存儲的配置數據或其它傳感器或測量點引用數據被存儲在該第二輔助存儲器F2中。而且，微處理器μ C2與到上級數據處理系統11的接口 13連接並且與接口 14連接，該接口 14用於與第二上級數據處理系統15的無線電通信。
[0057]該測量裝置允許即插即用操作。
[0058]在第二微處理器μ C2的內存儲器Fl中存儲第一通用電腦程式模塊，該模塊被實施為基於從傳感器3獲得的標識來確定傳感器3的傳感器類型。在第一輔助存儲器SPI中所包含的是大量傳感器類型專有程序模塊，每個程序模塊與特定的傳感器類型相關聯並且用於根據對應的傳感器類型的測量信號確定測量值和/或用於為相關聯的傳感器類型的傳感器提供診斷功能或為對應的傳感器類型提供另外的操作功能。第一電腦程式模塊被實施為基於確定的傳感器類型將與傳感器類型相關聯的至少一個進一步的程序模塊從第二輔助存儲器SPI加載到為此提供的內存儲器Fl的存儲器範圍內。
[0059]因此，在啟動新傳感器之後，基於由傳感器提供的傳感器類型的標識，操作傳感器所需的特定電腦程式模塊能夠藉助於評估電路8被加載並且被執行。
[0060]為了維護傳感器3，傳感器3能夠通過分離插接式連接從評估電路8釋放，並且在另一個現場(例如，在實驗室中)處經歷維護和/或校準。在此期間與評估電路8連接的相同傳感器類型的傳感器能夠在其它參數化或其它測量的情況下藉助於評估電路8立即被投入操作。在實驗室中的校準中，當前確定的校準數據，特別是(線性)傳感器特性曲線的零點和斜率，能夠被存儲在傳感器電路6的第一微處理器μ Cl的存儲器中或在能夠由傳感器電路6的第一微處理器μ Cl訪問的輔助存儲器(未不出)中。在藉助於插接式連接將傳感器3連接到評估電路之後，第二微處理器μ C2能夠經由第二接口加載當前校準數據並且將這樣的校準數據存儲在第二輔助存儲器F2中，使得這樣的校準數據可用於根據傳感器3的測量信號計算測量值。另外，其它傳感器數據特別是診斷相關數據能夠以這種方式從傳感器電路6被提供至評估電路8。
[0061]傳感器3的校準還能夠藉助於第二上級數據處理系統15在現場執行，而無需將傳感器3與評估電路8分離。
[0062]存儲在評估電路8的存儲器F2、SPI中的一個中的電腦程式模塊的更新或參數化和/或配置能夠主要經由第二接口 12、第三接口 13或無線電接口 14發生。在第一種情況下，最近要被連接到第二接口的傳感器3能夠具有在傳感器電路的存儲器中的當前電腦程式模塊或參數，所述當前電腦程式模塊或參數在插接式連接的連接之後能夠從傳感器電路經由第一和第二接口 11、12傳輸至評估電路8。備選地，還有選項是，在評估電路的第二接口 12處連接具有與第二接口兼容的接口的服務裝置。因此，服務裝置的接口能夠被實施為與傳感器3的第一接口 Il相同。服務裝置能夠具有計算機系統和計算機系統能夠訪問的存儲器，並且，當前電腦程式模塊或參數被存儲在該存儲器中。在建立服務裝置和評估電路8之間的連接之後，這些模塊或參數能夠被傳輸至評估電路8並且被安裝在評估電路8的存儲器中。
[0063]在評估電路8的存儲器SP1、Fl中存在的所有電腦程式模塊的更新的情況下(所述更新對應於固件更新)，或在單獨的電腦程式模塊的更新的情況下，評估電路8被實施為中斷測量裝置I的測量操作。因此，經由第三接口 I提供給評估電路3的整個能量相應地功率可用於更新相關的電腦程式模塊。
[0064]另外，評估電路8被實施為在更新期間經由接口 13的雙導體電流輸出將電流信號輸出設置成大於20mA的誤差電流。因此，儘可能高的功率可用於更新相關的電腦程式模塊。
[0065]作為實施例的進一步的示例，圖3示出測量裝置100，該測量裝置100包括傳感器3、與傳感器3可釋放地連接的耦合元件9和包括評估電路8的緊湊發送器23，該評估電路8與第一上級數據處理系統11連接，該第一上級數據處理系統11在此處被實施為控制系統，並且其藉助於無線電連接還與第二上級數據處理系統15連接，該第二上級數據處理系統15在此處被實施為智慧型電話。被實施為與圖1和圖2中圖示的實施例的第一示例的測量裝置I的對應的特徵相同的測量裝置100的特徵設有相同的附圖標記。
[0066]傳感器3包括測量變送器5以及被包含在主側耦合元件7中的傳感器電路6，該傳感器電路6包括第一接口 II。次耦合元件9包括具有與第一接口 Il互補的第二接口 12和另一個接口 16的電路。電路特別是被實施為從傳感器3經由接口 12接收信號，在給定情況下，被實施為調節所述信號並且將它們經由接口 16轉發至緊湊發送器23以及接收經由接口 16從緊湊發送器23獲得的信號，在給定情況下，被實施為調節所述信號並且將它們經由接口 12轉發至傳感器電路6。接口 Il和12諸如在圖1的實施例的示例中被實施為感應接口，並且耦合元件7和9被實施為可釋放插接式連接。
[0067]在耦合元件9的接口 16與緊湊發送器23的互補接口 17之間的連接在此處示出的示例中被實施為實心電纜連接。緊湊發送器23包括殼體，該殼體在本示例中被實施為具有大於1mm且小於20mm的外徑的空心圓柱體。殼體能夠例如作為合成材料(例如，塑料)的注塑模製部被生產。緊湊發送器23既沒有顯示器也沒有輸入裝置。布置在緊湊發送器23的殼體中的是評估電路8，該評估電路8特別是用於根據經由插接式連接從傳感器3傳輸的測量信號來確定測量值，以及，在給定情況下，用於測量信號的附加處理以及用於將測量信號相應地進一步已處理的測量信號轉發至第一上級數據處理系統11和/或轉發至第二上級數據處理系統15。評估電路8在構造和功能上對應於基於圖1和圖2中所示的實施例的第一示例描述的評估電路8。評估電路8經由現場總線13與第一上級數據處理系統11連接並且經由無線電連接與第二上級數據處理系統15連接。
[0068]與圖1中所示的實施例的示例相比,該實施例的優點是,評估電路8被容納在緊湊發送器23中而非在次耦合元件9中。這允許耦合元件9的殼體被實施為相對小，使得傳感器3連同包括主次耦合元件7、9的可插拔耦合連接器能夠被容納在更加常規的組件中。儘管如此，由於緊湊發送器23的小殼體尺寸，導致總結構在總體上保持緊湊。
[0069]圖4示意性地示出主耦合元件7、次耦合元件9和電纜發送器23。主耦合元件7與測量變送器5持久連接並且包含傳感器電路6，該傳感器電路6在構造和功能上被實施為與圖1和圖2中所示的實施例的第一示例的傳感器電路6相同。次耦合元件9包括微處理器μ C3，該微處理器μ C3與傳感器側接口 12和電纜發送器側接口 16連接。電纜發送器23包括評估電路8，諸如已經提及的，該評估電路基本上被實施為與實施例的第一示例的評估電路和8相同。然而，評估電路8在此處包括傳感器側接口 17，該傳感器側接口 17與次耦合元件9的接口 16連接用於能量和數據的傳輸。而且，評估電路8包括無線電接口 14，經由該無線電接口 14，評估電路8能夠與被實施為智慧型電話的第二上級數據處理系統15通信。因此，評估電路8包括到第一上級數據處理系統11的以現場總線接口的形式的接口 13。在本示例中，接口 13被實施為使評估電路能夠經由4-20mA HART信號與上級單元通信，並且包括雙導體電流輸出。傳感器3、耦合元件9和緊湊發送器23經由接口 13被供應能量。
[0070]測量操作以及存儲在評估電路8的存儲器F1、F2、SPI中的電腦程式模塊和參數或其它數據的更新，按照與基於圖1和圖2所示的實施例所描述的相等的方式發生。另外，在本示例中，即插即用操作被提供，其中，傳感器3連接到次耦合元件，並且經由接口 I1、次耦合元件9和評估電路8的傳感器側接口 17，標識被傳輸。基於該標識，與傳感器3的傳感器類型相關聯的傳感器專有的電腦程式模塊從輔助存儲器SPI被加載到微處理器μ C2的內存儲器Fl中並且由該微處理器μ C2執行以操作傳感器3。另外，對在電腦程式模塊的更新期間經由現場總線接口 13提供的能量的管理能夠按照與基於圖1和圖2中所示的實施例的第一示例所描述的同樣方式而發生。
【權利要求】
1.一種測量裝置(1、100)，包括: -傳感器(3)，特別是用於液體和/或氣體分析的傳感器，其中，所述傳感器被實施以用於產生與被測變量相關的測量信號並且經由第一接口(II)輸出所述測量信號， -評估電路(8)，所述評估電路(8)經由與所述第一接口(Il)互補的第二接口(12)與所述傳感器(3)連接並且與所述第一接口(Il)可釋放地連接，其中，所述評估電路包括至少一個計算機系統(UC2)和與所述計算機系統(UC2)相關聯的存儲器(R、F1)，以及第三接口(13)，特別是被實施為現場總線接口的第三接口， -第一上級數據處理系統(11)，特別是被實施為上級控制系統的第一上級數據處理系統，所述評估電路(8)經由所述第三接口(13)與所述第一上級數據處理系統(11)連接，其中，在與所述評估電路(8)的計算機系統(yC2)相關聯的存儲器(F1、R)中存儲由所述計算機系統(UC2)可執行的電腦程式，其中，所述電腦程式用於所述測量信號的附加處理，以及用於把進一步處理的測量信號經由所述第三接口(13)傳輸至所述第一上級數據處理系統(11);和 -第二上級數據處理系統(15)，與所述評估電路(8)無線連接，特別是經由無線電連接與所述評估電路(8)無線連接。
2.如權利要求1所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)被實施為進一步處理由所述傳感器(3)傳送的測量信號，特別是，基於所述測量信號，確定將由所述測量裝置(1、100)監測的被測變量的測量值，根據所述第一數據處理系統(11)和/或第二數據處理系統(15)可處理的通信協議把所計算的測量值轉換成信號並且把所述信號轉發給所述第一數據處理系統(11)和/或第二數據處理系統(15)。
3.如權利要求1或2所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述傳感器(3)和所述評估電路(8)利用可釋放插接式連接而彼此連接，用於傳輸數據和能量。
4.如權利要求3所述的測量裝置(I)， 其中，所述插接式連接包括傳感器側主耦合元件(7)和互補的評估電路側次耦合元件(9)，並且其中，所述次耦合元件(9)具有殼體，在該殼體中布置所述評估電路(8)。
5.如權利要求1至4中的任一項所述的測量裝置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)的殼體保護所述評估電路(8)免受環境影響，特別是通過對所述評估電路(8)的液密密封來保護所述評估電路(8)免受環境影響。
6.如權利要求4或5中的任一項所述的測量裝置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)的殼體至少部分地被實施為空心圓柱體，該空心圓柱體具有小於20mm的外直徑。
7.如權利要求4至6中的任一項所述的測量裝置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)和/或所述主耦合元件(7)具有用於顯示通信狀態和/或系統狀態的顯示元件(21),特別是包括LED的顯示元件。
8.如權利要求1至7中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第二上級數據處理系統(15)經由無線電連接根據藍牙標準或經由無線HART與所述評估電路(8)通信，特別地所述藍牙標準是節能模式的藍牙標準(HOLD、SNIFF、PARK)或藍牙低能協議。
9.如權利要求1至8中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第三接口(13)，特別是被實施為現場總線接口的第三接口，被實施為把數據——特別是進一步處理的測量值——根據滿足標準HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB、基礎現場總線、ModBus之一的協議以信號的形式從所述評估電路(8)經由現場總線傳輸至所述第一上級數據處理系統(11)。
10.如權利要求1至9中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第二數據處理系統(15)是被實施用於與所述評估電路無線通信的手持裝置、智慧型電話、平板PC、筆記本或顯示系統。
11.如權利要求1至9中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第二數據處理系統(15)是適於在Ex-區域中使用的手持裝置或適於在Ex-區域中使用並且被實施用於與所述評估電路進行無線通信的顯示系統。
12.如權利要求1至11中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)被實施為把當前配置參數和/或菜單結構數據傳輸至所述第二上級數據處理系統(15)。
13.如權利要求1至12中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第二上級數據處理系統(15)被實施為把用戶預定的配置參數傳輸至所述評估電路⑶。
14.如權利要求1至13中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述第二數據處理系統(15)具有到無線電網絡的通信接口，所述無線電網絡例如是 WLAN、GSM 或 UMTS。
15.如權利要求1至14中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)具有第一輔助存儲器(SPI)，特別是被實施為SPI快閃記憶體存儲器的第一輔助存儲器，在該第一輔助存儲器中持久存儲與所述評估電路(8)可連接的多個不同傳感器類型的傳感器類型專有電腦程式模塊，其中，所述計算機系統(UC2)被實施為，基於從與所述評估電路(8)連接的所述傳感器(3)獲得的標識，把連接至所述評估電路(8)的所述傳感器(3)的傳感器類型所關聯的傳感器類型專有的電腦程式模塊從所述第一輔助存儲器(SPI)安裝到與所述計算單元(UC2)相關聯的存儲器(Fl)中。
16.如權利要求1至15中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)具有被實施用於持久存儲數據的第二輔助存儲器(F2)，特別是EEPR0M，並且其中，所述計算機系統(yC2)被實施為把數據——特別是在工作期間產生的診斷數據或配置數據——存儲在所述第二輔助存儲器(F2)中。
17.如權利要求1至16中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)被實施為，在執行所述評估電路(8)的存儲器(Fl、SPI)中存儲的電腦程式模塊和/或所述評估電路(8)的存儲器(F1、SPI)中存儲的的一個或多個——特別是所有的——傳感器類型專有的電腦程式模塊的更新時，考慮當前提供給所述評估電路(8)的功率量。
18.如權利要求1至16中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)被實施為，在執行所述評估電路(8)的存儲器(F1、SPI)中所包含的電腦程式模塊和/或所述評估電路(8)的存儲器(F1、SPI)中存儲的的一個或多個——特別是所有——感器類型專有的電腦程式模塊的更新時，把經由所述第三接口(13)輸出到所述第一上級數據處理系統(11)的信號的電流設置為高於測量區域和/或指示故障的電流電平。
19.如權利要求16至18中的任一項所述的測量裝置(1、100)， 其中，所述評估電路(8)被實施為，在第一步中，把待更新的一個或多個電腦程式模塊的當前版本完全加載到所述評估電路的存儲器(SP1、F1)中，並且僅在一個或多個當前版本完全被加載之後，在第二步中，在所述評估電路(8)的存儲器(SP1、F1)中將當前待更新的電腦程式模塊重寫。
【文檔編號】G01N33/00GK104280518SQ201410315751
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月3日 優先權日:2013年7月3日
【發明者】蒂爾曼·本克特, 比約恩·哈斯, 岡特·雅爾, 斯特凡·羅布爾 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾測量及調節技術分析儀表兩合公司