由外部電源供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的制作方法

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>發(fā)電;變電;配電裝置的制造技術(shù)

專利名稱：由外部電源供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由外部電源供電的用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)以及具有該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在工業(yè)過(guò)程測(cè)量技術(shù)中，特別是也與化學(xué)或者工藝技術(shù)的過(guò)程自動(dòng)化和/或工業(yè)設(shè)備的控制聯(lián)系在一起，為了在本地生成過(guò)程參數(shù)的模擬或者數(shù)字測(cè)量值信號(hào)，也采用了臨近過(guò)程安裝的測(cè)量?jī)x表，被稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。同樣現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以構(gòu)成為一個(gè)或者多個(gè)改變過(guò)程參數(shù)的并因此而影響過(guò)程的調(diào)節(jié)儀器。例如對(duì)于分別將被檢測(cè)的和將被調(diào)整的過(guò)程參數(shù)，可以由現(xiàn)有技術(shù)得出，可以為引入或者裝入相應(yīng)容器的，例如導(dǎo)管或者糧倉(cāng)內(nèi)的液體，粉末狀、蒸汽狀或者氣狀介質(zhì)的質(zhì)量流量，密度，粘度，料位或者極限位，壓力，溫度或者相同的。由此類延伸的例子，由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由以下參考文獻(xiàn)詳細(xì)
描述，即WO-A 03/048874, WO-A 02/45045， WO-A 02/103327, WO-A 02/086426, WO國(guó)A 01/02816， WO-A 00/48157, WO-A 00/36 379， WO-A 00/14 485, WO陽(yáng)A 95/16 897， WO-A 88/02 853， WO-A 88/02 476 US-B 67 99 476， US-B 67 76 053， US-B 67 69 301, US-B 65 77 989， US-B 66 62 120， US-B 65 74 515， US-B 65 35 161, US-B 65 12 358, US-B 64 87 507, US-B 64 80 131, US-B 64 76 522, US-B 63 97 683, US陽(yáng)B 63 52 000, US陽(yáng)B 63 11 136， US-B 62 85 094, US-B 62 69 701, US-B 62 36 322, US-A 61 40 940， US-A 60 14 100， US-A 60 06 609, US-A 59 59 372， US-A 57 96 011, US-A 57 42 225， US-A 57 42 225， US-A 56 87 100, US-A 56 72 975， US-A 56 04 685， US-A 55 35 243， US-A 54 69 748, US-A 54 16 723, US-A 53 63 341， US-A 53 59 881, US-A 52 31 884, US陽(yáng)A 52 07 101, US-A 51 31 279， US-A 50 68 592， US-A 50 65 152，
US-A 50 52 230， US-A 49 26 340， US-A 48 50 213, US-A 47 68 384, US-A 47 16 770， US-A 46 56 353， US-A 46 17 607， US-A 45 94 584, US-A 45 74 328, US-A 45 24 610， US-A 44 68 971, US陽(yáng)A 43 17 116， US-A 43 08 754， US-A 38 78 725， EP-A 1 158 289, EP-A 1 147 463， EP-A 1 058 093， EP-A 984 248， EP-A 591 926, EP-A 525 920， EP-A 415 655， DE-A 44 12 388 , DE-A 39 34 007。在以上所描述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中分別由外部電源供電，該電源提供電壓和由該電壓供電的，流過(guò)該現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備電子系統(tǒng)的電流。
當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為測(cè)量?jī)x表的情況下，該測(cè)量?jī)x表此外還包括相應(yīng)的物理電子或者化學(xué)電子測(cè)量傳感器，用于各自過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)。該傳感器至少安裝入各自介質(zhì)的容器壁或者引導(dǎo)各自介質(zhì)的引導(dǎo)的分布中，例如導(dǎo)管，并且作用為，盡可能準(zhǔn)確地生成代表至少一個(gè)最初獲得的過(guò)程參數(shù)的特別是電子的，測(cè)量信號(hào)。為了測(cè)量信號(hào)的處理，測(cè) 量傳感器還連接于在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)中，特別是用于至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)的繼續(xù)處理或者分析的操作及分析電路。在大量這樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，用于操作中測(cè)量信號(hào)生成的測(cè)量傳感器由操作及分析電路的至少時(shí)間性生成的一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)如下激勵(lì)，即該傳感器以適合測(cè)量的方式至少直接作用于介質(zhì)或者通過(guò)相應(yīng)的探針實(shí)際上直接作用于介質(zhì)，以引起與要檢測(cè)的參數(shù)相對(duì)應(yīng)的反應(yīng)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)例如可以關(guān)于電流強(qiáng)度，電壓值和/或頻率做相應(yīng)調(diào)整。作為這些有效的例子，即將介質(zhì)中的電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)做相應(yīng)轉(zhuǎn)化的測(cè)量傳感器特別是要列舉用于至少時(shí)間性流動(dòng)介質(zhì)的測(cè)量的流量測(cè)量傳感器，該傳感器具有至少一個(gè)由驅(qū)動(dòng)信號(hào) 激勵(lì)的，產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈或者至少一個(gè)由驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)的超身波發(fā)射器或者容器中測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)料位的料位和/或極限位傳感器，例如微波天線，Gouboun導(dǎo)線，聲學(xué)的或者電磁表面波的波導(dǎo)，振動(dòng)的浸沒體或者相同的。
為了容納該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備此外還包括電子系統(tǒng)外殼，如US-A 63 97 683或者WO-A 00/36379所述，遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置并可以通過(guò)一條柔性的導(dǎo)線連接，或者例如如EP-A 903 651或者EP-A 1 008 836顯示的，直接配置于測(cè)量傳感器或者配置于與測(cè)量傳感器分離的測(cè)量傳感器外殼處。電子系統(tǒng)外殼，如EP-A 984 248, US-A 45 94 584,US-A 47 16 770, US-A 63 52 000顯示，經(jīng)常用于容納測(cè) 量傳感器的一些機(jī)械構(gòu)件，例如，在機(jī)械影響下操作程度上變形的模狀、棍狀、套筒狀或者管狀的變形或者振動(dòng)體，也可對(duì)比于本文開始所述US-B 63 52 000。所述類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備此外通常借助連接于現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)彼此相連和/或與相應(yīng)的過(guò)程控制計(jì)算機(jī)連接，借此現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備例如通過(guò)(4mA至20mA)電流回路和/或通過(guò)數(shù)字數(shù)據(jù)總線發(fā)送測(cè)量值信號(hào)和/或以相同的方式接收操作數(shù)據(jù)和/或操作命令。這里特別是串行的，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，例如PROFIBUS-PA， FOUNDATION FIELDBUS以及相應(yīng)的傳輸協(xié)議作為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。通過(guò)過(guò)程控制計(jì)算機(jī)可以將傳輸?shù)臏y(cè)量值信號(hào)繼續(xù)處理并作為相應(yīng)的測(cè)量結(jié)果顯示于例如顯示器和/或轉(zhuǎn)換為其他的作為調(diào)節(jié)儀器構(gòu)成的現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備的操作信號(hào)，例如磁閥，電動(dòng)電機(jī)等。
此外前述形式的大量現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，特別是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x表，電子方面的設(shè)計(jì)為，它們能夠滿足本身固有的爆炸安全性的要求。對(duì)應(yīng)地這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以低電子功率驅(qū)動(dòng)，在欠缺點(diǎn)火條件下不會(huì)引起電火花或電弧。例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50 014和EN50 020給出了自保護(hù)的爆炸保護(hù)，即電子裝置構(gòu)造為滿足標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)定義的"內(nèi)部安全(Ex-i)"點(diǎn)火保護(hù)方式。根據(jù)該保護(hù)方式，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)出現(xiàn)的電流，電壓和電功率任何時(shí)刻都不能超過(guò)給定的電流極限值、電壓極限值和功率極限值。這三個(gè)極限值以如下方式選定，即在錯(cuò)誤情況下或者由于短接而釋放的最大能量不能產(chǎn)生能夠點(diǎn)火的火花。通常自保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電功率不能超過(guò)1W(二瓦)。電壓可以由Z-二極管，電流例如可以由電阻，以及功率可以由限壓和限流元件的組合而保持在給定極限值以下。
現(xiàn)代現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備經(jīng)常指所謂的二線制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)只通過(guò)一條唯一的雙導(dǎo)線與外部電源電連接并且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系
統(tǒng)也通過(guò)該唯一的雙導(dǎo)線將瞬時(shí)測(cè)量值傳送給外部電源內(nèi)的和/或與該外部電源電耦合連接的分析單元。該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)分別包括用于電流的調(diào)整和/或調(diào)制的由供電電流流過(guò)的穩(wěn)流器，特別是用于供電電流的時(shí)鐘振蕩，用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作的內(nèi)部操作及分析電路以及設(shè)置于由供電電壓劃分的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓的、為內(nèi)部操作及分析電路供電的內(nèi)部供電電路，該內(nèi)部供電電路包括至少一個(gè)由供電電流的可變分流流過(guò)的電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器提供基本上恒定調(diào)整到給定電平的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)部有效電壓。這樣二線制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的例子，特別是二線制測(cè)量?jī)x表或者二線制調(diào)節(jié)儀器，可以
由 WO陽(yáng)A 03/048874, WO-A 02/45045, WO-A 02/103327， WO-A 00/48157， WO-A 00/26739, WO-A 94/20940， US-B 67 99 476， US-B 65 77 989, US-B 66 62 120, US-B 65 74 515， US-B 65 35 161， US-B 65 12 358， US-B 64 80 131, US-B 63 11 136， US-B 62 85 094, US-B 62 69 701, US-A 61 40 940, US-A 60 14 100， US-A 59 59 372, US-A 57 42 225， US-A 56 72 975， US-A 55 35 243， US-A 54 16 723, US-A 52 07 101, US-A 50 68 592， US-A 50 65 152， US-A 49 26 340， US-A 46 56 353, US-A 43 17 116， EP-A 1 147 841， EP-A 1 058 093， EP-A 591 926， EP陽(yáng)A 525 920， EP-A 415 655， DE-A 44 12 388 ,DE-A 39 34 007得知。
由于歷史原因，這些二線制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備大部分設(shè)計(jì)為，調(diào)整到4mA 和20mA (毫安)之間的一個(gè)值的、在構(gòu)成電流回路的唯一雙導(dǎo)線內(nèi)瞬時(shí)流過(guò)的供電電流的瞬時(shí)電流強(qiáng)度同時(shí)也代表了由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生成的瞬時(shí)測(cè)量值或發(fā)送到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的瞬時(shí)調(diào)整值。因此在這樣的二線制現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備中存在一個(gè)特別的問題，即由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)至少名義上可轉(zhuǎn) 化或者要轉(zhuǎn)化的電功率(以下簡(jiǎn)稱"可支配功率")在操作期間實(shí)際上以不可遇見的方式可在寬范圍內(nèi)波動(dòng)。這樣的結(jié)果就是，現(xiàn)代二線制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(2L-現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備)，特別是具有(4mA至20mA)電流回路的現(xiàn)代二線制測(cè)量?jī)x表(2L測(cè)量?jī)x表)，因此通常設(shè)計(jì)為，借助分析及操作電路中的微計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器功能性是可改變的，并且就此而言使大部分轉(zhuǎn)化較少功率的操作及分析電路能夠適應(yīng)瞬時(shí)可支配功率。
現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)與可支配功率的合適匹配，例如US-B 67 99 476 和US-B 65 12 358的記載，可以通過(guò)瞬時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備轉(zhuǎn)化的功率與瞬時(shí) 可支配功率的補(bǔ)償而達(dá)到，并以以下方式，即操作及分析電路的單個(gè) 功能單元以相應(yīng)變化的時(shí)鐘率操作或者，以瞬時(shí)可支配功率值，甚至可以間歇地關(guān)閉(待機(jī)或休眠模式)。以二線制測(cè)量?jī)x表設(shè)計(jì)的，具有激活的測(cè)量傳感器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，瞬時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)轉(zhuǎn)化的電功率，如US-B 67 99 476和US陽(yáng)A 60 14 100或WO-A 02/103327顯示的，可以通過(guò)瞬時(shí)在測(cè)量傳感器內(nèi)轉(zhuǎn)化的電功率的適應(yīng)而適應(yīng)于瞬時(shí)可支配功率，例如通過(guò)必要時(shí)緩沖的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的時(shí)鐘振蕩陪同相應(yīng)可調(diào)整的選通率，以該選通率而時(shí)鐘振蕩驅(qū)動(dòng)信號(hào)，和/或通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的最大電流強(qiáng)度和/或最大電壓值的減小。
當(dāng)然以二線制測(cè)量?jī)x表實(shí)施的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的儀器功能性改變大部分也會(huì)有以下結(jié)果，即在操作中的操作及分析電路決定測(cè)量值的準(zhǔn)確性，和/或操作及分析電路刷新例如測(cè)量值的經(jīng)常性，依賴于瞬時(shí)可支配功率，并受變化制約。時(shí)間性存在的過(guò)剩功率的緩沖也只能有條件地糾正具有(4mA到20mA)電流回路的二線制測(cè)量?jī)x表的缺點(diǎn)。一方面，因?yàn)橥ǔ?duì)于這些二線制測(cè)量?jī)x表經(jīng)常要求同樣的本身固有的爆炸安全性，因此任何時(shí)候存在的多余電子能量總歸只能以非常限制的程度存儲(chǔ)于測(cè)量?jī)x表電子系統(tǒng)內(nèi)部。另一方面，瞬時(shí)供電電流和任何時(shí)候存在的多余能量只取決于瞬時(shí)測(cè)量值，所以對(duì)于持久非常低的，但是時(shí)間上非常強(qiáng)波動(dòng)的測(cè)量值，相應(yīng)的能量緩沖器由此經(jīng)過(guò)長(zhǎng)的時(shí)間周期完全可以被卸載。由此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)的這樣復(fù)雜的功率管理的轉(zhuǎn)化是非常麻煩的并且也要求電路和能量高成本的功率測(cè)量，可以對(duì) 比的描述在WO-A 00/26739， US-B 67 99 476， US陽(yáng)B 65 12 358,和EP陽(yáng)A 1 174 841中。
除此之外，具有用于至少時(shí)間性流動(dòng)的介質(zhì)引導(dǎo)和測(cè)量的測(cè)量傳感器的前述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備更一步顯示了，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的適合的時(shí)鐘振蕩和/或操作分析電路的單獨(dú)構(gòu)件只是有條件地合適的。特別是針對(duì)本文開始
US-B 67 99 476, US-B 66 91 583， US-A 60 06 609, US-A 57 96 Oil, US-A 56 87 100, US-A 53 59 881， US- A 47 68 384, US-A 45 24 610或者WO-A 02/103327所述的振動(dòng)類型的測(cè)量傳感器的應(yīng)用。其中顯示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用于導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)參數(shù)的測(cè)量，特別是質(zhì)量流量，密度或者粘度。由此目的，相應(yīng)的測(cè)量傳感器分別包括至少一個(gè)在操作中振動(dòng)的、用于引導(dǎo)介質(zhì)的測(cè)量管，一種與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電連接的激勵(lì)系統(tǒng)、該系統(tǒng)具有機(jī)械影響測(cè)量管的、用于測(cè)量管驅(qū)動(dòng)的振蕩激勵(lì)，以及一種傳感器系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)代表測(cè)量管振蕩的測(cè)量信號(hào)借助至少一個(gè) 配置于測(cè)量管的振蕩傳感器生成。不僅振蕩激勵(lì)而且振蕩傳感器都最好為電-動(dòng)類型，也都分別借助一個(gè)勵(lì)磁線圈和一個(gè)與該線圈通過(guò)磁場(chǎng) 而相互作用的活動(dòng)鐵芯構(gòu)成。
由于測(cè)量傳感器操作所需的高準(zhǔn)確度的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅及頻率調(diào) 節(jié)，對(duì)于激勵(lì)系統(tǒng)測(cè)量管振蕩的時(shí)間上清晰的掃描是必須的。程度相同地，對(duì)于流動(dòng)介質(zhì)進(jìn)行的測(cè)量也要相對(duì)經(jīng)常地刷新給出的測(cè)量值。此外，由測(cè)量傳感器構(gòu)成的振蕩系統(tǒng)的大部分非常高的機(jī)械時(shí)間常數(shù) 會(huì)導(dǎo)致，對(duì)于各種情況下的相同加速，特別是在不穩(wěn)定的起振過(guò)程中，需要高的驅(qū)動(dòng)功率和/或必須施加相對(duì)長(zhǎng)的起振時(shí)間。更進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn) 顯示，由于電功率通常限制的存儲(chǔ)容量，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)的過(guò)剩能量的緩沖也很難引起依賴于測(cè)量管振蕩振幅的信噪比的顯著改善。因此對(duì)于前述形式的具有激活的測(cè)量傳感器的二線制測(cè)量?jī)x表，特別是對(duì)于具有用于引導(dǎo)流動(dòng)介質(zhì)的、振動(dòng)型測(cè)量傳感器的二線制測(cè)量?jī)x表，操作及分析電路的暫時(shí)的和局部的關(guān)閉也是不適合的。
前述類型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備效率改善的另一種可能性，特別是對(duì)于二線制測(cè)量?jī)x表，在于，至少?gòu)淖钚】芍涔β噬媳M可能多地為儀器功能性的實(shí)現(xiàn)而采用，即將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相應(yīng)效率至少在較小可支配功率的范圍進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)營(yíng)地，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)部供電的供電電路例
如由US-B 65 77 989或者US-A 61 40 940陪同進(jìn)行了描述。特別是其中解決方案的目的為，將內(nèi)部事實(shí)上可轉(zhuǎn)化的電功率進(jìn)行優(yōu)化。為此，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)分別提供了用于將前述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓調(diào)整并保持在可給定、必要時(shí)可調(diào)節(jié)的電平的輸入電壓調(diào)節(jié)器，該輸入電壓調(diào)節(jié)器帶有作用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)最初的穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器依賴于瞬時(shí)可支配功率和瞬時(shí)事實(shí)需要的功率，由供電電流分支的、可變化的分流至少間歇地流過(guò)。但是前述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)具有以下缺點(diǎn)，即全部?jī)?nèi)部負(fù)載實(shí)際上由一個(gè)相同的內(nèi)部有效電壓供電并且這個(gè)唯一的有效電壓在任何情況下的崩潰，例如作為低電流的后果，都會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備不能正常操作或者甚至直接導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備電子系統(tǒng)的突然暫時(shí)性完全失靈。

發(fā)明內(nèi)容
由前述傳統(tǒng)2L測(cè)量?jī)x表的例子而討論的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)出發(fā)，由此本發(fā)明的目的為，發(fā)明一種適合前述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，該電子系統(tǒng)可以使分析及操作電路，特別是其內(nèi)提供的微處理器，至少在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常操作中持續(xù)操作并且其中為至少單獨(dú)選定的功能單元，特別是微處理器，始終提供足夠程度的電能。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案在于，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的由外部電源供電的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備電子系統(tǒng)，其中外部電源提供特別是單極性的供電電壓和由該供電電壓驅(qū)動(dòng)的特別是單極性和/或雙極性的可變供電電流，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)包括
-由供電電流流過(guò)的穩(wěn)流器，用于調(diào)整和/或調(diào)制供電電流，特別是供電電流的時(shí)鐘，
-用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的內(nèi)部操作及分析電路，以及
-內(nèi)部供電電路，其被施加從供電電壓分壓的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi) 部輸入電壓且給內(nèi)部操作及分析電路供電，該內(nèi)部供電電路具有
--第一電壓調(diào)節(jié)器，其至少間歇地由特別是可變的供電電流第一分流流過(guò)，該電壓調(diào)節(jié)器提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)的第一內(nèi)部有效電壓，
該有效電壓基本上恒定地調(diào)整到可給定的第一電平，
-第二電壓調(diào)節(jié)器，其至少間歇地由特別是可變的供電電流第二分流流過(guò)，該電壓調(diào)節(jié)器提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)的第二內(nèi)部有效電壓，該有效電壓在可給定的電壓范圍可變，以及
--穩(wěn)壓器，其至少間歇地由特別是可變的供電電流第三分流流過(guò)，
該調(diào)節(jié)器用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓調(diào)整和保持到可給
定的電平，特別是在操作過(guò)程中可變的電平，
-其中操作及分析電路至少間歇地不僅由特別是可變的第一有效
電流流過(guò)而且也由特別是可變的第二有效電流流過(guò)，其中第一有效電流由第一有效電壓驅(qū)動(dòng)，第二有效電流由第二有效電壓驅(qū)動(dòng)。
此外本發(fā)明還在于包括前述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。在本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的第一方案中，該儀器用于測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)特別是管道和/ 或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)，特別是流量，密度，粘度，料位，壓力，溫度，PH值等，為此該測(cè)量?jī)x表還包括與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電連接的物理-電子測(cè)量傳感器，該傳感器對(duì)于至少一個(gè)參數(shù)的變化做出反應(yīng)且至少間歇地給出至少一個(gè)與該參數(shù)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)，特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào)電流。在本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的第二方案中，該儀器用于調(diào)整特別是管道和/或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)，特別是流量，密度，粘度，料位，壓力，溫度，PH值等，為此該測(cè)量?jī)x表還包括與現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電連接的電子-物理控制調(diào)節(jié)元件，該控制調(diào)節(jié)元件以其對(duì)調(diào)整參數(shù)有影響的調(diào)整動(dòng)作而對(duì)至少一個(gè)設(shè)置的控制信號(hào)的變化作出反應(yīng)，該控制信號(hào)特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào)電流。
根據(jù)本發(fā)明的第一構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓和/或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的第二有效電壓被依賴于端電壓的瞬時(shí)電壓高度而調(diào)整，該端電壓從供電電壓分壓且最初在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)兩端。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓通過(guò)穩(wěn)壓器保持在可給定的特別是操作中可變的電平上，該電平低于端電壓。
通過(guò)穩(wěn)壓器將內(nèi)部輸入電壓保持在該電平，該電平可以在操作中特別是階段式地或者基本上持續(xù)地可變。
根據(jù)本發(fā)明的第二構(gòu)造，第二有效電壓被依賴于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓的瞬時(shí)電壓高度和/或依賴于從供電電壓分壓且最初在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)兩端的端電壓的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的第三構(gòu)造，第二有效電壓依賴于三個(gè)分流中的至少一個(gè)的瞬時(shí)電流強(qiáng)度而調(diào)整。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，第二有效電壓依賴于第三分流的瞬時(shí)電流強(qiáng)度而調(diào)整。此外在本發(fā)明該構(gòu)造的另一完善中，第二有效電壓依賴于第二分流的瞬時(shí)電流強(qiáng)度和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓的瞬時(shí)電壓高度而調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的第四構(gòu)造，外部的供電電源提供具有可變的，特別是波動(dòng)的電壓高度的供電電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第五構(gòu)造，由外部電源提供的供電電壓驅(qū)動(dòng)供電電流，該供電電流的電流強(qiáng)度可變，特別是以基本上不可預(yù)見的方式波動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的第六構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了用于暫時(shí)存儲(chǔ)電能的存儲(chǔ)電路。
根據(jù)本發(fā)明的第七構(gòu)造，穩(wěn)壓器包括主要用于耗散電能以及導(dǎo)出其中由此形成的熱能的構(gòu)件，特別是半導(dǎo)體元件等。
根據(jù)本發(fā)明的第八構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了至少一個(gè)微處理器和/或數(shù)字信號(hào)處理器，其中第一有效電壓或者由其導(dǎo)出的次級(jí) 電壓至少部分用作操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第九構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了至少一個(gè)放大器，其中兩個(gè)有效電壓中的至少一個(gè)或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分用作操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第十構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了至少一個(gè) A/D轉(zhuǎn)換器，其中第一有效電壓或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分用作操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第十一構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了至少一個(gè) D/A轉(zhuǎn)換器，其中兩個(gè)有效電壓中的至少一個(gè)或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分用作操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第十二構(gòu)造，在操作及分析電路內(nèi)提供了將在現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備電子系統(tǒng)兩端的電壓和/或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)中流動(dòng)的電流與參考值做比較的工具。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，如果操作及分析電路檢測(cè)到第二有效電壓低于對(duì)于第二有效電壓給定的最小有效電壓極限值以及第三分流低于對(duì)于第三分流給定的最小分流極限值，則操作及分析電路至少生成用信號(hào)通知現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)供電不足的報(bào)警信號(hào)。在本發(fā)明該構(gòu)造的另一完善中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)此外包括至少一個(gè)將由供電電流的第三分流導(dǎo)出的檢測(cè)電壓與所屬參考電壓進(jìn)行比較的比較器，和/或?qū)⒌诙行щ妷号c至少一個(gè)所屬參考電壓進(jìn)行比較的比較器。
根據(jù)本發(fā)明的第十三構(gòu)造，此外還包括用于生成基本上與電流成比例的檢測(cè)電壓的檢測(cè)電阻。
根據(jù)本發(fā)明的第十四構(gòu)造，此外還包括測(cè)量及調(diào)節(jié)單元，用于檢測(cè)和調(diào)整在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)兩端的電壓，特別是第二有效電壓，禾口/ 或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的電流，特別是第二和/或第三分流。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，測(cè)量及調(diào)節(jié)單元這樣控制穩(wěn)壓器，使得如果
將第二有效電壓與至少一個(gè)所屬參考電壓比較的比較器用信號(hào)通知第二有效電壓超出了對(duì)于第二有效電壓給定的最大有效電壓極限值，則第三分流流動(dòng)。在本發(fā)明該構(gòu)造的另一完善中，測(cè)量及調(diào)節(jié)單元根據(jù) 輸入電壓和/或端電壓將輸入電壓和端電壓之間形成的電壓差調(diào)整到一個(gè)給定的電壓高度。
根據(jù)本發(fā)明的第十五構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)與外部電源只通過(guò) 唯一的一對(duì)導(dǎo)線電連接。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的第一構(gòu)造，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備至少間歇地通過(guò)數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)與遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置的外部控制單元通信，其中在現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備電子系統(tǒng)內(nèi)還提供了通信電路，其控制經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通信。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，第一有效電壓或者由此分壓的次級(jí)電壓至少部分用作通信電路的操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第二構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的操作及分析電路至少間歇地借助至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)生成至少代表要測(cè)量和/或要監(jiān)測(cè)的參數(shù)的特別是數(shù)字的瞬時(shí)測(cè)量值。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，穩(wěn)流器根據(jù)瞬時(shí)代表至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)的測(cè) 量值而調(diào)整供電電流。在本發(fā)明該構(gòu)造的另一完善中，供電電流為可變的直流并且穩(wěn)流器被設(shè)計(jì)為至少間歇地將供電電流的振幅調(diào)制到測(cè) 量值上。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第三構(gòu)造，供電電流至少間歇地為脈沖電流，并且其中穩(wěn)流器為供電電流提供時(shí)鐘脈沖。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第四構(gòu)造，操作及分析電路包括至少一個(gè)用于測(cè)量傳感器的驅(qū)動(dòng)電路，在該電路中第二有效電壓或者由該有效電壓導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分被用作操作電壓。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，驅(qū)動(dòng)電路至少包括運(yùn)算放大器。在本發(fā)明該構(gòu)
造的另一完善中，驅(qū)動(dòng)電路包括至少一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器和/或至少一個(gè)用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器。根據(jù)本發(fā)明該構(gòu)造的又一完善，測(cè)量傳感器包括由驅(qū)動(dòng)電路供電的特別是可變的電阻抗，特別是具有可變電感的勵(lì)磁線圈和/或具有可變電容的測(cè)量電容器。此外測(cè)量傳感器的電阻抗依賴于至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)而變化。另外，在變化的電阻抗兩端的信號(hào)電壓和/或流過(guò)變化的電阻抗的信號(hào)電流作為測(cè)量信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第五構(gòu)造，操作及分析電路包括用于至少一個(gè)傳感器信號(hào)的至少一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，在該轉(zhuǎn)換器中第一有效電壓或者由該電壓導(dǎo)出的次級(jí)有效電壓至少部分作為操作
電壓。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，操作及分析電路包括至少一個(gè)與A/D
轉(zhuǎn)換器連接的微計(jì)算機(jī)，其特別是通過(guò)微處理器和/或信號(hào)處理器構(gòu)成，用于生成測(cè)量值，其中第一有效電壓至少部分作為微計(jì)算機(jī)的操作電壓。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第六構(gòu)造，測(cè)量傳感器包括至少一個(gè)用于引導(dǎo)介質(zhì)的測(cè)量管，其安裝入導(dǎo)管中，特別是在操作中至少間歇地振動(dòng)。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，在測(cè)量傳感器處配置了至少一個(gè)勵(lì)磁線圈，用于生成特別是可變的磁場(chǎng)。在本發(fā)明該構(gòu)造的另一完善中，勵(lì)磁線圈在測(cè)量傳感器操作中至少間歇地由磁場(chǎng)生成的激勵(lì)電流流過(guò)，該激勵(lì)電流特別是雙極性的和/或電流強(qiáng)度可變的，由第二有效電壓或者由該電壓導(dǎo)出的次級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明該構(gòu) 造的下一完善，勵(lì)磁線圈通過(guò)磁場(chǎng)與活動(dòng)鐵芯相互作用，并且其中磁場(chǎng)線圈與活動(dòng)鐵芯可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明該構(gòu)造的又一完善，測(cè)量傳感器的至少一個(gè)測(cè)量管由通過(guò)磁場(chǎng)線圈和活動(dòng)鐵芯形成的激勵(lì) 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，在測(cè)量傳感器操作中至少間歇地振動(dòng)，該激勵(lì)系統(tǒng)是電機(jī) 的特別是電動(dòng)的激勵(lì)系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的另一完善，測(cè)量傳感器包
括兩個(gè)用于引導(dǎo)介質(zhì)的測(cè)量管，它們安裝入導(dǎo)管且在操作中至少間歇地振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第七構(gòu)造，測(cè)量傳感器用于檢測(cè)裝有介質(zhì)的容器的至少一個(gè)參數(shù)，特別是料位，并且為此該測(cè) 量傳感器包括至少一個(gè)伸入容器內(nèi)腔的或者至少與內(nèi)腔相通信的測(cè)量探針，特別是微波天線，Gouboun-導(dǎo)線，振動(dòng)的潛入體等。
根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的根據(jù)第一方案的第八構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)與外部電源只通過(guò)唯一的一對(duì)導(dǎo)線電連接并且該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)將至少間歇生成的、代表至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)的特別是數(shù)字的瞬時(shí)測(cè)量值通過(guò)該唯一的一對(duì)導(dǎo)線傳輸?shù)皆谕獠侩娫磧?nèi)的和/或與該電源電連接的分析電路中。在本發(fā)明該構(gòu)造的完善中，特別是調(diào)整到
4mA和20mA之間的值的供電電流瞬時(shí)電流強(qiáng)度代表了瞬時(shí)生成的測(cè) 量值。
本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)的消耗器(除了供電電路自身) 一方面至少劃分為具有高優(yōu)先級(jí)的第一電路組或者電消耗器組和具有低優(yōu)先級(jí)的第二電路組或者電消耗器組，以及另一方面將供電電源設(shè)計(jì)為，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備正常操作中，至少要始終滿足第一電路組的功率或能量需求。由此，特別是作用為將電能存儲(chǔ)在現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備內(nèi)部和/或?qū)㈦娔苡涩F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備散逸的電路或者構(gòu)件被分配給第三電消耗器組，只有在第一和第二電消耗器組有足夠供電時(shí)，該電消耗器組才由電流流過(guò)并以此而提供電能。
將具有高優(yōu)先級(jí)的第一電路組以具有優(yōu)點(diǎn)的方式分配于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備
電子系統(tǒng)內(nèi)的至少一個(gè)微處理器和用于與可能的上位控制單元通信的通信電路。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，一方面能夠保持現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備始終的操作并且另一方面至少也能夠始終在線。此外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為測(cè)量?jī)x表的情況，用于檢測(cè)和準(zhǔn)備至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)的測(cè)量通道主要分配于第一電
路組，而可能存在的主要是用于驅(qū)動(dòng)電子-物理測(cè)量傳感器的激勵(lì)通道可以作為具有低優(yōu)先級(jí)的電路實(shí)現(xiàn)。這樣在具有振動(dòng)型測(cè)量傳感器的
測(cè)量?jī)x表內(nèi)應(yīng)用本發(fā)明現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的情況中，特別是具有優(yōu)點(diǎn)，即實(shí)際上整個(gè)的、由振蕩傳感器到微處理器的測(cè)量通道由基本上恒定調(diào)整的第一有效電壓驅(qū)動(dòng)并且由此在正常操作中始終被提供所需的電功率。優(yōu)點(diǎn)為，始終能夠相同程度地高頻率掃描并以高分辨率處理根
據(jù)操作生成的測(cè)量管振蕩。此外，即使激勵(lì)通道部分地或者完全地由變化的第二有效電壓驅(qū)動(dòng)，實(shí)際上也能夠始終無(wú)間隙地激勵(lì)正常操作中的測(cè)量管，如果也以必要時(shí)波動(dòng)的振幅。另外本發(fā)明基于認(rèn)識(shí)到，不僅微處理器的暫時(shí)關(guān)閉，而且例如激勵(lì)通道的間隙的驅(qū)動(dòng)都不能夠引起現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的能量平衡的顯著改善。更多地要根據(jù)情況，一方面為了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作和必要時(shí)的通信，為活性構(gòu)件盡可能提供始終的和足夠的能量并且另一方面，如果必要，盡量少的必要構(gòu)件根據(jù)需要被減壓供電或者關(guān)閉。此外還顯示出，特別是連續(xù)測(cè)量或者至少近似連續(xù)測(cè)量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如科氏質(zhì)量流量計(jì)，這樣是非常值得的，艮口，將可支配電能首先投入至少一個(gè)微處理器，特別是投入到測(cè)量值的處理和分析，例如投入到傳感器系統(tǒng)的激勵(lì)系統(tǒng)中，相應(yīng)地只以剩余的可支配能量去驅(qū)動(dòng)。在這種方式下，雖然不總能夠?yàn)闇y(cè)量傳感器提供的測(cè)量信號(hào)達(dá)到優(yōu)化的信噪比，但是測(cè)量信號(hào)必要時(shí)存在的質(zhì)量虧損可以不用其他的而由測(cè)量值處理及分析來(lái)補(bǔ)償，測(cè)量值的處理及分析
前后一致地由高效操作的微處理器實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的另外優(yōu)點(diǎn)在于，由于操作所必需的小功率，使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠自身遵守各種爆炸保護(hù)等級(jí)的規(guī)定。由此使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在特定方式下也適用于有爆炸危險(xiǎn)的、只允許自身安全儀器的環(huán)境中。此外該現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備可以構(gòu)造為，可以與通常的現(xiàn)場(chǎng)總線的一種共同操作。可以一
方面通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)總線的直接連接而實(shí)現(xiàn)，例如，對(duì)應(yīng)于FELDBUS-協(xié) 議，(FELDBUS是FELDBUS FOUNDATION的注冊(cè)商標(biāo))。另一方面可以通過(guò)總線耦合器間接實(shí)現(xiàn)共同操作，例如對(duì)應(yīng)于所謂的HART-協(xié)議(HART是HART User Group的注冊(cè)商標(biāo))。

現(xiàn)根據(jù)實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋。功能相同的部分在單獨(dú)附圖中以相同標(biāo)識(shí)表示，在后面的附圖中只是為了有意義的顯
示而重復(fù)。
圖1是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的側(cè)面圖以及與該儀器通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線電連接的外部電源，
圖2是適合于圖1中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)施例的振動(dòng)型測(cè)量傳感器的部分
剖開的第一側(cè)視剖視圖，
圖3是圖2的測(cè)量傳感器的第二側(cè)視的剖視圖，
圖4是圖2的測(cè)量傳感器的電機(jī)激勵(lì)系統(tǒng)的實(shí)施例，
圖5是適合應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的方塊電路圖，
特別是二線制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，
圖6至圖8部分地顯示了適合圖1的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的應(yīng)用具有圖2至
圖4的振動(dòng)型測(cè)量傳感器的實(shí)施例的方塊圖形式的電路圖，
圖9至圖12是適合圖6至圖8中激勵(lì)電路的結(jié)束級(jí)的實(shí)施例電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了適合于工業(yè)測(cè)量及自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的具有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一實(shí)施例，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)由外部電源70 供電。操作中，外部電源70提供一個(gè)特別是單極性的供電電壓Uv并且外部電源70隨同輸出由供電電壓Uv相應(yīng)驅(qū)動(dòng)的可變的特別是雙極性的供電電流I。為此，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)在操作中與外部電源70通過(guò)至少一對(duì)導(dǎo)線2L電連接。由于外部電源70和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20 的輸入端之間自然出現(xiàn)的電壓降，供電電壓Uv自然還要以這種方式降低為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)開始時(shí)實(shí)際的端電壓Uk。
根據(jù)本發(fā)明的一構(gòu)造，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安排為，最大
轉(zhuǎn)換的電功率小于或者最大等于1W。根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造設(shè)計(jì)為，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和安排為，它的自安全程度達(dá)到了在爆炸安全性方
面足夠滿足例如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50 014和EN 50 020提出的內(nèi)部安全爆炸 (Ex-i)保護(hù)的要求。
根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用于測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)在管道和 /或容器中引導(dǎo)的介質(zhì)的至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)以及重復(fù) 提供相應(yīng)代表該參數(shù)的測(cè)量值，該介質(zhì)特別是氣體和/或液體，參數(shù)例如是流量，密度，粘度，料位，壓力，溫度，pH值等。為此該測(cè)量?jī)x 表還包括與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電連接的物理-電子的測(cè)量傳感器，該測(cè) 量傳感器對(duì)至少一個(gè)參數(shù)的變化作出反應(yīng)并且至少間歇地發(fā)出至少一個(gè)與該參數(shù)對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)，特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào) 電流。替代地或者補(bǔ)充地，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)可提供與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng) 電耦合的電子-物理控制調(diào)節(jié)元件，該控制調(diào)節(jié)元件以對(duì)調(diào)整參數(shù)有影響的調(diào)整動(dòng)作對(duì)至少一個(gè)設(shè)置的控制信號(hào)的變化作出反應(yīng)，所述控制信號(hào)特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào)電流，或者另一種說(shuō)法，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備例如可以設(shè)計(jì)為用于調(diào)整介質(zhì)的至少一個(gè)這種物理和/或化學(xué) 參數(shù)。為了控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，特別是為了觸發(fā)上述測(cè)量傳感器或者為了觸發(fā)上述控制調(diào)節(jié)元件，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)此外還提供了內(nèi)部操作及分析電路50。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備是用于測(cè)量至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)的測(cè)量?jī)x表的情況，操作及分析電路50此外還確定參數(shù)的至少一個(gè)測(cè)量值或多個(gè)相應(yīng)測(cè)量值。
圖1顯示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為在線測(cè)量?jī)x表，特別是用于檢測(cè)在(這里未顯示的)導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)，特別是氣體和/或液體的參數(shù)，例如質(zhì) 量，密度和/或粘度，并且形成瞬時(shí)代表該參數(shù)的測(cè)量值XM。據(jù)此該現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備例如可以為科氏質(zhì)量流量計(jì)，密度測(cè)量?jī)x表，或者粘度測(cè)量?jī)x 表。為了生成至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)，這里顯示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括放置于相應(yīng)測(cè)量傳感器外殼100內(nèi)的振動(dòng)型測(cè)量傳感器10以及位于電子系統(tǒng)外殼200內(nèi)且與測(cè)量傳感器10以適當(dāng)方式電連接的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng) 20。
在圖2至圖4中顯示了這種測(cè)量傳感器的實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)和操作方式額外也詳細(xì)地描述在US-A 60 06 609內(nèi)。在此已經(jīng)指出，盡管實(shí) 施例中顯示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備為具有振動(dòng)型測(cè)量傳感器的在線測(cè)量?jī)x表，本發(fā)明也可以轉(zhuǎn)換為其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如具有磁感應(yīng)測(cè)量傳感器或者聲波測(cè)量傳感器的在線傳感器。同樣地，本發(fā)明也可用于測(cè)量參數(shù)的現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備內(nèi)，該參數(shù)與裝有介質(zhì)的容器共同確定例如料位和/或極限狀態(tài)。這樣的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通常通過(guò)以下測(cè)量傳感器實(shí)現(xiàn)，該測(cè)量傳感器包括至少一個(gè)伸入容器內(nèi)腔的或者至少與內(nèi)腔相通的測(cè)量探針，例如微波天線，Gouboim-導(dǎo)線，振動(dòng)的潛入體等。
為了引導(dǎo)測(cè)量介質(zhì)，根據(jù)圖2至圖4的實(shí)施例的測(cè)量傳感器10包括至少一個(gè)具有進(jìn)口端11和出口端12的測(cè)量管13，該測(cè)量管具有可給定的在操作中可彈性變形的測(cè)量管內(nèi)腔13A和可給定的內(nèi)徑。測(cè)量管內(nèi)腔13A的彈性變形意味著，為了生成前述介質(zhì)內(nèi)部的以及描述介質(zhì)的反作用力，將測(cè)量管內(nèi)腔13A的空間形狀和/或空間位置在測(cè)量管 13的彈性范圍內(nèi)以可給定的方式循環(huán)地、特別是周期性地改變，例如參見US-A48 01 897， US-A 56 48 616， US-A 57 96 011或者US-A 60 06 609。如果需要，例如可將測(cè)量管彎曲，如EP-A 1 260 798所顯示。由此，例如取代唯一的測(cè)量管，也可能采用兩個(gè)彎曲或者直的測(cè)量管。這種振動(dòng)型測(cè)量傳感器的其他合適的實(shí)施例例如詳細(xì)地描述在US-B 67 11 958， US-B 66 91 583， US-B 66 66 098， US-A 53 01 557， US-A 53 57 811， US-A 55 57 973， US-A 56 02 345， US-A 5648 616或者US-A 57 96 011中。對(duì)于圖3和圖4的直型測(cè)量管13的材料，鈦合金是特別適合的。也可以取代鈦合金而使用其他類型的，特別是彎曲的測(cè)量管通常使用的材料，例如不銹鋼，鉭或者鋯合金等。
以通常的方式在進(jìn)口和出口側(cè)與將介質(zhì)導(dǎo)入和導(dǎo)出的導(dǎo)管相通的測(cè)量管13可振動(dòng)地夾持在支撐架14內(nèi)，該支撐架是硬的，特別是彎
曲及扭曲剛性的且由測(cè)量傳感器外殼100包封。支撐架14在進(jìn)口側(cè)通
過(guò)進(jìn)口板213且在出口側(cè)通過(guò)出口板223固定于測(cè)量管13，其中這兩個(gè)板由測(cè)量管13的相應(yīng)延長(zhǎng)件131， 132分別貫穿。此外支撐架14包括第一側(cè)板24和第二側(cè)板34，這兩個(gè)側(cè)板24， 34分別以如下方式固定于進(jìn)口板213和出口板223，即它們實(shí)際上平行于測(cè)量管13并與測(cè) 量管以及彼此間以一定距離配置，參見圖3。由此兩個(gè)側(cè)板24， 34的彼此面對(duì)的側(cè)面同樣彼此平行?？v向棒25以與測(cè)量管13相距的方式固定于側(cè)板24， 34，作為消除測(cè)量管13的振動(dòng)的配重。如圖4顯示，縱向棒25實(shí)際上平行于測(cè)量管13的整個(gè)可振動(dòng)長(zhǎng)度延伸；但是這并不是必須的，縱向棒25自然可以應(yīng)要求而實(shí)施得較短些。具有兩個(gè)側(cè) 板24、 34、進(jìn)口板213、出口板223和縱向棒25的支撐架14具有縱向重心線，該重心線平行于虛擬連接進(jìn)口端11和出口端12的測(cè)量管中軸線13B。圖3和圖4中借助螺釘頭表明了側(cè)板24，34在進(jìn)口板213、出口板223和縱向棒25的上述固定可以通過(guò)旋接而實(shí)現(xiàn)；也可以采用其他本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其他固定方式。對(duì)于測(cè)量傳感器IO可拆卸地安裝于導(dǎo)管的情況，在測(cè)量管13進(jìn)口端模制了第一法蘭119且在出口端模制了第二法蘭120，參見圖l;也可以由其他用于與導(dǎo)管可拆卸連接的導(dǎo)管連接件取代法蘭19， 20，例如如圖3顯示的所謂三向夾扣連接。如果需要，測(cè)量管13也可以例如通過(guò)焊接或者硬焊等而直接連接于導(dǎo)管。
為了生成前述的介質(zhì)內(nèi)的反作用力，測(cè)量管13在測(cè)量傳感器10 的操作過(guò)程中，由與測(cè)量管耦合的電-機(jī)激勵(lì)系統(tǒng)16驅(qū)動(dòng)，以可給定的振蕩頻率，特別是自然諧振頻率，在所謂的有效模式下振動(dòng)并由此以給定的方式而彈性形變。如前所述，這個(gè)諧振頻率也依賴于液體的瞬時(shí)密度。在顯示的實(shí)施例中，振動(dòng)的測(cè)量管13由靜態(tài)的靜止位置在空間上特別是橫向偏轉(zhuǎn)，如這種振動(dòng)型測(cè)量傳感器中的通常情況；同樣對(duì)這樣的測(cè)量傳感器也是有效的，即其中一個(gè)或者多個(gè)彎曲的測(cè)量管圍繞相應(yīng)的分別虛擬連接進(jìn)口端及出口端的想象的縱軸實(shí)施懸臂振動(dòng)，或者對(duì)于這些測(cè)量傳感器，其中一個(gè)或者多個(gè)直的測(cè)量管圍繞測(cè)
量管縱軸也可只實(shí)行平坦的彎曲振動(dòng)。在另一情況中，例如WO-A 95/16 897中所述，測(cè)量傳感器10實(shí)行蠕動(dòng)的放射振動(dòng)，所以振動(dòng)測(cè)量管的橫切面以通常方式對(duì)稱形變，測(cè)量管縱向軸線保留在其靜態(tài)靜止位置。
激勵(lì)系統(tǒng)16用于，通過(guò)轉(zhuǎn)換由操作及分析電路50以電子驅(qū)動(dòng)信號(hào)形式饋入的電子激勵(lì)功率P^，生成作用于測(cè)量管13的激勵(lì)力Fexe。
在自然諧振頻率上的激勵(lì)中，激勵(lì)功率PeM實(shí)際上只作為經(jīng)過(guò)機(jī)械的和
液體內(nèi)部的摩擦而由振動(dòng)系統(tǒng)剝奪的功率分量的補(bǔ)償。為了達(dá)到盡可
能高的效率，由此將激勵(lì)功率Pexe盡可能地準(zhǔn)確地調(diào)整為，在期望的有效模式中基本上保持測(cè)量管的振動(dòng)，例如基本諧振頻率的振動(dòng)。為了將激勵(lì)力F^傳遞到測(cè)量管13，如圖5所示，激勵(lì)系統(tǒng)16包括剛性的、電磁和/或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)的杠桿機(jī)構(gòu)15，該杠桿機(jī)構(gòu)具有抗彎固定于測(cè)量管
13的懸臂154和軛鐵163。該軛鐵163也同樣抗彎固定于懸臂154的與測(cè)量管13具有一定距離的末端，并且配置于測(cè)量管13上側(cè)而且橫切于測(cè)量管。例如懸臂154可以為將測(cè)量管容納在一個(gè)鉆孔內(nèi)的金屬片。對(duì)于杠桿機(jī)構(gòu)15的其他合適的實(shí)施例，可參閱己經(jīng)提及的US-A 60 06 609。對(duì)比于圖5，杠桿機(jī)構(gòu)15為T-型并配置為，大約在進(jìn)口及出口端11， 12的正中間作用于測(cè)量管13上，測(cè)量管借此可以獲知其在操作中最大的橫向偏轉(zhuǎn)。根據(jù)圖5，為了達(dá)到驅(qū)動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu)15的目的，激勵(lì)系統(tǒng)16包括第一勵(lì)磁線圈26和所屬的第一永磁鐵芯27以及第二勵(lì)磁線圈36和所屬的第二永磁鐵芯37。這兩個(gè)勵(lì)磁線圈26， 36優(yōu)選為串聯(lián)，特別是可拆卸地固定于測(cè)量管13兩側(cè)的、軛鐵163下面的支撐架14，并且與分別所屬的鐵芯27或者說(shuō)37在操作中互相作用。這兩個(gè)勵(lì)磁線圈26， 36當(dāng)然應(yīng)要求也可以并連。如圖3和圖5所示，兩個(gè)鐵芯27， 37以如下方式以一定距離固定于軛鐵163，即在測(cè)量傳感器10的操作過(guò)程中，鐵芯27實(shí)際上由勵(lì)磁線圈26的磁場(chǎng)所貫穿且鐵芯37實(shí)際上由勵(lì)磁線圈36的磁場(chǎng)所貫穿并且由于相應(yīng)的電動(dòng)和/或電磁力效應(yīng)而運(yùn)動(dòng)，特別是分別伸入所屬勵(lì)磁線圈。由勵(lì)磁線圈26， 36 的磁場(chǎng)所生成的鐵芯27， 37的運(yùn)動(dòng)，，由軛鐵163和懸臂154傳輸?shù)?測(cè)量管13上，其中鐵芯27， 37特別是也作用為活動(dòng)鐵芯。鐵芯27，
37相對(duì)于分別所屬磁線圈的運(yùn)動(dòng)是這樣形成的，即軛鐵163由其靜止
位置交替地向側(cè)板24方向和側(cè)板34方向偏轉(zhuǎn)。一條相應(yīng)的，平行于所述測(cè)量管-中軸線13B的杠桿機(jī)構(gòu)15的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線例如可以穿過(guò)懸臂 154分布。作為激勵(lì)系統(tǒng)16支撐元件的支撐架14此外包括與側(cè)板24， 34特別是可拆卸地連接的支撐件29，用于勵(lì)磁線圈26， 36和即將解釋的電磁制動(dòng)系統(tǒng)217的必要時(shí)單個(gè)構(gòu)件的支撐。
在測(cè)量傳感器10的實(shí)施例中，固定夾持在進(jìn)口端11和出口端12 的振動(dòng)的測(cè)量管13的橫向偏轉(zhuǎn)同時(shí)引起其測(cè)量管內(nèi)腔13A的彈性變形，該彈性變形實(shí)際上在測(cè)量管13的整個(gè)長(zhǎng)度上構(gòu)成。此外在測(cè)量管 13內(nèi)，由于杠桿機(jī)構(gòu)15作用于測(cè)量管的扭矩同時(shí)對(duì)橫向偏轉(zhuǎn)會(huì)引起圍繞測(cè)量管-中軸線13B至少間斷式的扭轉(zhuǎn)，所以測(cè)量管13實(shí)際上以作為有效模式的混合彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式而振蕩。其中可以這樣形成測(cè)量管13的扭轉(zhuǎn)，即與測(cè)量管13相距的懸臂154末端的橫向偏轉(zhuǎn)或者同向于或者反向于測(cè)量管13的橫向偏轉(zhuǎn)。測(cè)量管13可以以相當(dāng)于同向情況下的第一彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式或者以相當(dāng)于反向情況下的第二彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式而實(shí)施扭轉(zhuǎn)振蕩。然后根據(jù)該實(shí)施例的測(cè)量傳感器10，例如900Hz的第二彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式的自然基礎(chǔ)-諧振頻率近似雙倍于第一彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式。對(duì)于測(cè)量管13在操作中只以第二彎曲振蕩 -扭轉(zhuǎn)模式執(zhí)行振蕩的情況，在激勵(lì)系統(tǒng)16內(nèi)集成了基于渦流原理的電磁制動(dòng)系統(tǒng)217，用于穩(wěn)固前述轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的位置。通過(guò)電磁制動(dòng)系統(tǒng) 217可以保證，測(cè)量管13始終以第二彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式振蕩，并且可能的作用于測(cè)量管13的干擾影響不會(huì)引起自動(dòng)轉(zhuǎn)換，特別是不會(huì)引起轉(zhuǎn)入第一彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式的轉(zhuǎn)換。電磁制動(dòng)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)在US-A 60 06 609中有詳細(xì)描述。
為了令測(cè)量管13振動(dòng)，激勵(lì)系統(tǒng)16在操作中借助同樣振蕩的特
別是具有可調(diào)振幅和可調(diào)激勵(lì)頻率fexe的激勵(lì)電流iexe而供電，該激勵(lì)
電流流過(guò)操作中的勵(lì)磁線圈26， 36并且以相應(yīng)方式產(chǎn)生鐵芯27， 37 的運(yùn)動(dòng)所需的磁場(chǎng)。如圖2的示意顯示，由此外包括在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子
系統(tǒng)20中的驅(qū)動(dòng)單元50B提供激勵(lì)電流i^且該電流例如可以為諧波
交流電。根據(jù)圖2至圖4的實(shí)施例，在測(cè)量傳感器的應(yīng)用中，激勵(lì)電
流i^的激勵(lì)頻率f^優(yōu)選選定或者調(diào)整為，橫向振蕩的測(cè)量管13盡可能只以第二彎曲振蕩-扭轉(zhuǎn)模式振蕩。
還要提及，即使在此顯示的實(shí)施例中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20只包括一個(gè)由驅(qū)動(dòng)單元50B供電的可變感應(yīng)阻抗(這里為可變電感的勵(lì)磁線圈)，還可將該驅(qū)動(dòng)單元50B設(shè)計(jì)為可以激勵(lì)其他的電阻抗，例如可變電容的測(cè)量電容等。對(duì)于電容壓力傳感器為測(cè)量傳感器的情況，在操作過(guò)程中該電阻抗依賴于至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)而變化，如眾所周知，通過(guò)該自變電阻抗而降低的信號(hào)電壓和/或流過(guò)該自變電阻抗的信號(hào)電流用作測(cè)量信號(hào)。
為了檢測(cè)測(cè)量管13的變形，如圖2， 3所示，測(cè)量傳感器10此外包括傳感器系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)至少一個(gè)對(duì)測(cè)量管13振動(dòng)做出反應(yīng)的第一傳感元件17而生成一個(gè)代表該振動(dòng)的作為測(cè)量信號(hào)S,的第一振蕩測(cè) 量信號(hào)。傳感元件17例如可以由永磁鐵芯構(gòu)成，例如傳感元件17可以由永磁鐵芯構(gòu)成，該鐵芯固定于測(cè)量管13并與勵(lì)磁線圈相互作用，該勵(lì)磁線圈由支撐架14支撐。特別適合作為傳感元件17的是那些基于電動(dòng)原理采集測(cè)量管13的偏轉(zhuǎn)速度的元件。也可以采用測(cè)量加速度的電動(dòng)傳感器的或者測(cè)量距離的電阻傳感器或光學(xué)傳感器。當(dāng)然也可以采用其他本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的適合檢測(cè)振動(dòng)的傳感器。此外傳感器系統(tǒng)還包括一個(gè)特別與第一傳感元件17相同的第二傳感元件18，該傳感元件同樣生成一個(gè)代表測(cè)量管振動(dòng)的第二振蕩測(cè)量信號(hào)作為第二測(cè)量信號(hào)S2。在實(shí)施例中顯示的測(cè)量傳感器中，這兩個(gè)傳感器元件17， 18特別是與測(cè)量管13的中心距離相等地沿測(cè)量管13彼此相距，并如下配置，即通過(guò)該傳感器17， 1S不僅在進(jìn)口側(cè)也在出口側(cè)現(xiàn)場(chǎng)采集測(cè) 量管13的振動(dòng)并形成相應(yīng)的振蕩測(cè)量信號(hào)。
此外圖5中以方塊電路圖的方式示意了一種適合圖1至圖4中現(xiàn)
場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的構(gòu)造。圖5右側(cè)示意了具有激勵(lì)系統(tǒng)16 和傳感系統(tǒng)17， 18的上述振動(dòng)型測(cè)量傳感器，其中只象征性地顯示了測(cè)量傳感器的測(cè)量原理所需的勵(lì)磁線圈。
如圖2所示，將第一測(cè)量信號(hào)S，和必要時(shí)存在的第二測(cè)量信號(hào)S2 引導(dǎo)至在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20中提供的優(yōu)選為數(shù)字的操作及分析電路分析單元50A，其中第一測(cè)量信號(hào)和第二測(cè)量信號(hào)通常都包括每一個(gè) 相當(dāng)于測(cè)量管13瞬時(shí)振蕩頻率的信號(hào)頻率。分析單元50A用于特別是數(shù)值地確定瞬時(shí)代表要采集的過(guò)程參數(shù)的測(cè)量值XM，并且將該測(cè)量值轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的在操作及分析電路輸出端可檢測(cè)的測(cè)量值信號(hào)xM，這里過(guò)程參數(shù)例如為質(zhì)量流量，密度，粘度等。這里顯示的測(cè)量傳感器根據(jù)存在的測(cè)量信號(hào)Si， S2中的唯一一個(gè)完全可確定密度或者粘度，而對(duì)于質(zhì)量流量的測(cè)量，技術(shù)人員熟知地使用兩個(gè)測(cè)量信號(hào)S,和S2,所以要決定與質(zhì)量流量相對(duì)應(yīng)的相差，例如在信號(hào)-時(shí)間范圍或者信號(hào)-頻率范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的一種構(gòu)造，通過(guò)使用在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)的微計(jì)算機(jī)^C實(shí)現(xiàn)分析單元50A，該微計(jì)算機(jī)以相應(yīng)方式編程為，根據(jù)傳感系統(tǒng)17， 18傳送的測(cè)量信號(hào)而數(shù)字地決定測(cè)量值XM。對(duì)于微計(jì)算機(jī)的實(shí)現(xiàn)可以采用例如合適的微處理器和/或先進(jìn)的信號(hào)處理器。如圖 5所示，分析單元50A此外包括至少一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)該轉(zhuǎn)換器將測(cè)量信號(hào)S,， S2之一數(shù)字化地引導(dǎo)至該微處理器，或者特別是如科氏質(zhì)量流量傳感器通常將由之前的兩個(gè)測(cè)量信號(hào)Sp S2導(dǎo)出的信號(hào)差
數(shù)字化地引導(dǎo)至該微處理器?？梢愿M(jìn)一步將分析單元50A側(cè)生成和/ 或接收的測(cè)量-或者操作數(shù)據(jù)易失性地或者永久性地存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)字存儲(chǔ)器RAM， EEPROM內(nèi)。
如前所述，操作及分析電路50此外還包括驅(qū)動(dòng)單元50B，該驅(qū)動(dòng) 單元用于以所述激勵(lì)電流iexe為激勵(lì)系統(tǒng)16供電，并與測(cè)量管13—起實(shí)際上構(gòu)成了調(diào)節(jié)回路。該調(diào)節(jié)回路設(shè)計(jì)為，被電子調(diào)制到測(cè)量管13
的激勵(lì)振動(dòng)的機(jī)械諧振頻率和通過(guò)參考信號(hào)Sr給定的振動(dòng)振幅。驅(qū)動(dòng)
單元50B可以以通常方式借助所謂的PLL鎖相環(huán)形成，用于諧振頻率還有驅(qū)動(dòng)信號(hào)相位的電調(diào)整；以及借助相應(yīng)的振幅調(diào)整級(jí)形成，用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)振幅以及振動(dòng)振幅的電調(diào)整。
如圖5所示，驅(qū)動(dòng)單元50B也連接于特別是前述微處理器pC的分析單元，例如驅(qū)動(dòng)單元50B從分析單元接收所需操作數(shù)據(jù)，如瞬時(shí)要調(diào)整的激勵(lì)頻率和/或用于激勵(lì)電流的瞬時(shí)要調(diào)整的振幅和必要時(shí)要調(diào) 整的相位，或者向該分析單元發(fā)送驅(qū)動(dòng)單元50B內(nèi)部生成的調(diào)整信號(hào) 和/或調(diào)整參數(shù)，該調(diào)整信號(hào)和/或調(diào)整參數(shù)特別是關(guān)于調(diào)整過(guò)的激勵(lì)電
流i^和/或已饋入測(cè)量傳感器內(nèi)的激勵(lì)功率Pexe的信息。驅(qū)動(dòng)單元50B
的操作數(shù)據(jù)，激勵(lì)頻率，振幅和/或相位，可以為絕對(duì)給定值也可以為相對(duì)給定值。替代地或者補(bǔ)充地，傳輸給驅(qū)動(dòng)單元50B的操作數(shù)據(jù)可以代表激勵(lì)頻率，振幅和/或相位的遞增的變化或者說(shuō)遞減的變化。額外地對(duì)于微處理器^C，例如操作及分析電路50也可以包括用于驅(qū)動(dòng)信號(hào)生成的信號(hào)發(fā)生器，例如數(shù)字信號(hào)處理器或者相應(yīng)的作為信號(hào)發(fā)生器構(gòu)造的，特別是FPGA的可編程邏輯構(gòu)件。
圖6至12以方塊電路圖的方式顯示了驅(qū)動(dòng)單元50B的實(shí)施例，特別也適合于自保護(hù)測(cè)量?jī)x表的應(yīng)用和/或作為2L測(cè)量?jī)x表配置的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備。
在第一方案中，將傳感器17， 18輸送的傳感信號(hào)之一或者也可以將它們的總和作為輸入信號(hào)引導(dǎo)至振幅解調(diào)級(jí)pd，由此振幅解調(diào)級(jí)pd 輸入側(cè)與傳感器17， 18之一連接，圖6中為傳感器17。振幅解調(diào)級(jí) pd用于連續(xù)確定測(cè)量管振動(dòng)的振蕩振幅。此外振幅解調(diào)級(jí)pd還用于輸送例如簡(jiǎn)單直流信號(hào)的輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)代表采集的振蕩振幅。為此在本發(fā)明的振幅解調(diào)級(jí)pd的優(yōu)選構(gòu)造中提供了輸入信號(hào)的峰值檢測(cè)器。例如也可以采用用于振蕩振幅采集的同步整流器而取代峰值檢測(cè)器，該同步整流器由與輸入信號(hào)相同相位的參考信號(hào)發(fā)出時(shí)鐘。對(duì)
比級(jí)sa的第一輸入端連接于振幅解調(diào)級(jí)pd的一個(gè)輸出端；可調(diào)整的參
考信號(hào)Sr被引導(dǎo)至對(duì)比級(jí)Sa的第二輸入端，該信號(hào)給定測(cè)量管13的振動(dòng)振幅。對(duì)比級(jí)sa決定振幅解調(diào)級(jí)pd的輸出信號(hào)與參考信號(hào)Sr的偏差并將該偏差以相應(yīng)的輸出信號(hào)輸出。例如該偏差可以在簡(jiǎn)單差值的使用下而以絕對(duì)振幅誤差形式確定或者繼續(xù)傳送，該簡(jiǎn)單差值為采集的和通過(guò)參考信號(hào)Sr給定的振蕩振幅差值；或者例如在比例的使用下而以相對(duì)振幅誤差確定或者繼續(xù)傳送，該比例為采集的和給定的振蕩振幅比例。振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)被引導(dǎo)至振幅調(diào)制級(jí)ami的第一輸入端且對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)被引導(dǎo)至第二輸入端。振幅調(diào)制級(jí)aml 用于以對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)振幅調(diào)制振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)。例如其中，傳感信號(hào)S,之一，兩個(gè)傳感信號(hào)Si， S2之和或者一個(gè)按比例的例如通過(guò)相應(yīng)的、特別是數(shù)字的信號(hào)發(fā)生器人工生成的信號(hào)，可以作為輸入信號(hào)并且由此作為在其頻率上完全可變的載波信號(hào)，在該信號(hào) 上調(diào)制了由對(duì)比級(jí)sa生成的，振幅可變的誤差信號(hào)。該誤差信號(hào)顯示了測(cè)量管13瞬時(shí)振動(dòng)振幅與它的額定振蕩振幅間的偏差，該額定振蕩振幅由參考信號(hào)Sr代表。此外振幅調(diào)制級(jí)ami還用于為激勵(lì)系統(tǒng)16 提供載有驅(qū)動(dòng)能量的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。為此振幅調(diào)制級(jí)包括相應(yīng)結(jié)束級(jí)ps，用于放大以調(diào)制信號(hào)調(diào)制的載波信號(hào)。對(duì)比于圖6，為了以調(diào)制信號(hào)調(diào) 制載波信號(hào)振幅，在振幅調(diào)制級(jí)aml內(nèi)還提供了乘法器ml。
圖7內(nèi)以方塊電路圖的方式部分地顯示了根據(jù)本發(fā)明第二方案的驅(qū)動(dòng)單元50B的第二方案電路圖。圖7的實(shí)施例基本上通過(guò)以下而區(qū) 別于圖6的實(shí)施例，即由脈寬調(diào)制級(jí)pwm取代振幅調(diào)制級(jí)am，該脈寬調(diào)制級(jí)pwm具有以外部交替信號(hào)提供時(shí)鐘的脈寬調(diào)制器pm。如圖7 所示，脈寬調(diào)制器pm以恒定的正的第一直流電壓+Ul操作并處于電路零點(diǎn)SN。將振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)引導(dǎo)至脈寬調(diào)制器pm的第一輸入端(載波信號(hào)的輸入端)。由此這個(gè)第一輸入端連接于一個(gè)傳感器 (圖7中又為傳感器17)。將誤差信號(hào)引導(dǎo)至脈寬調(diào)制器pm的第二輸入端(調(diào)制信號(hào)輸入端)，該誤差信號(hào)與確定的振幅誤差成比例。脈寬調(diào)制器pm的輸出端又連接于結(jié)束級(jí)ps'的一個(gè)輸入端，該結(jié)束級(jí)
在輸出側(cè)向激勵(lì)系統(tǒng)16提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由結(jié)束級(jí)ps'提供的驅(qū)動(dòng)
信號(hào)這里為方波信號(hào)，其以振幅解調(diào)級(jí)pd的輸入信號(hào)的信號(hào)頻率為時(shí)
鐘并且包括以對(duì)比級(jí)sa輸出信號(hào)調(diào)制的脈寬。
圖8內(nèi)以方塊電路圖的方式部分地顯示了驅(qū)動(dòng)單元50B的第三方案電路圖。圖8的實(shí)施例基本上通過(guò)以下而區(qū)別于圖6的實(shí)施例，即由比較器kk和直流電壓轉(zhuǎn)換器dc而取代乘法器ml ，該轉(zhuǎn)換器提供至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)激勵(lì)電流i^的驅(qū)動(dòng)電壓。該驅(qū)動(dòng)電壓的振幅又依賴于對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)并且因此而考慮為非恒定的。根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓的設(shè)計(jì)，激勵(lì)電流i^如前所述，可為雙極或者單極。因此根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，直流電壓變換器dc提供具有正的第一電位+u和負(fù)的第二電位 -u的驅(qū)動(dòng)電壓，其中直流電壓變換器dc的操作-輸入端接收對(duì)比級(jí)sa 的輸出信號(hào)，該操作-輸入端用于電位調(diào)整。由直流電壓變換器dc提供的振幅適當(dāng)調(diào)整的驅(qū)動(dòng)電壓作為操作電壓被施加于用于激勵(lì)系統(tǒng)16供電的脈寬調(diào)制級(jí)pwm的結(jié)束級(jí)ps〃。此外結(jié)束級(jí)ps〃輸入側(cè)連接于比較器kk的一個(gè)輸出端。比較器kk以恒定的、正的第一直流電壓+Ul操作并且處于電路零點(diǎn)SN。峰值檢測(cè)器pd的輸入信號(hào)引導(dǎo)至比較器kk 的一個(gè)輸入端。由此，比較器kk輸入側(cè)連接于一個(gè)傳感器(圖8中又為傳感器17)。
圖6至7中的虛線分別意味著，可由傳感器17， 18的傳感信號(hào)之和取代單個(gè)傳感信號(hào)而引導(dǎo)至峰值檢測(cè)器pd和乘法器ml或者說(shuō)脈寬調(diào)制器pm或者說(shuō)比較器kk;則這些傳感信號(hào)由加法器引導(dǎo)。替代地，如前所述，也可以采用通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理器和與其輸出端連接的D/A 轉(zhuǎn)換器生成的頻率和相位按傳感信號(hào)做相應(yīng)調(diào)整的人工信號(hào)。在圖6 至7中，還可以看到其他的虛線表示的部分電路圖，顯示了優(yōu)選激勵(lì) 電路的更好的完善。在驅(qū)動(dòng)單元50B的一例完善中，提供了放大器vv，該放大器串連于峰值檢測(cè)器pd或者必要時(shí)串連于同步整流器。在驅(qū)動(dòng) 單元50B的另一完善中，提供了放大器v，該放大器將對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)在作為誤差信號(hào)到達(dá)振幅調(diào)制級(jí)am之前而放大。這樣的放大器
可以為運(yùn)算放大器op，其正向輸入端處于電路零點(diǎn)SN，其反向輸入端通過(guò)串聯(lián)電阻wv連接于對(duì)比級(jí)sa的輸出端并且通過(guò)并聯(lián)電阻ws連接于放大器輸出端。這種布圖形式的運(yùn)算放大器op分別位于圖6至7的右上側(cè)。在驅(qū)動(dòng)單元50B的又一完善中，提供了積分放大器vi，該放大器將對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)在作為誤差信號(hào)到達(dá)乘法器m之前放大并積分。這樣的放大器可以為運(yùn)算放大器op'，其正向輸入端處于電路零點(diǎn)SN，其反向輸入端通過(guò)串聯(lián)電阻wv'連接于對(duì)比級(jí)sa的輸出端并且通過(guò)由并聯(lián)電阻ws'和電容器k組成的串聯(lián)電路連接于放大器輸出端。這種布圖形式的運(yùn)算放大器op'分別位于圖6至7的右側(cè)中間。
驅(qū)動(dòng)單元50B的另一完善在于差分積分放大器vd，該放大器將對(duì) 比級(jí)sa的輸出信號(hào)在作為誤差信號(hào)到達(dá)乘法器ml之前放大、差分并積分。這樣的放大器可以為運(yùn)算放大器叩〃，其正向輸入端處于電路零點(diǎn)SN，其反向輸入端通過(guò)串聯(lián)電阻wv〃與第一電容kl的并聯(lián)電路連接于對(duì)比級(jí)sa的輸出端并且通過(guò)由并聯(lián)電阻ws〃和第二電容器k2組成的串聯(lián)電路連接于放大器輸出端。這種布圖形式的運(yùn)算放大器op〃分別位于圖6至7的右下側(cè)。圖6至7中通過(guò)箭頭表示了，將各個(gè)放大器 v,vi，vd置于虛線表示的方框q處，該方框或者位于對(duì)比級(jí)sa輸出端和振幅調(diào)制級(jí)am第二輸入端之間或者位于對(duì)比級(jí)sa輸出端和脈寬調(diào)制級(jí)pwm調(diào)制信號(hào)輸入端之間。
在本發(fā)明的框架中，圖6至7內(nèi)單獨(dú)的部分電路功能通過(guò)相應(yīng)的模擬或者數(shù)字部分電路實(shí)現(xiàn)，在后者的情況中，例如通過(guò)適當(dāng)編程的微處理器而實(shí)現(xiàn)，其中要引導(dǎo)至該微處理器的信號(hào)之前要經(jīng)過(guò)模擬/數(shù) 字轉(zhuǎn)換并且其輸出信號(hào)也一樣要經(jīng)過(guò)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。
圖9中顯示了結(jié)束級(jí)ps第一實(shí)施例的電路圖，例如根據(jù)圖6可以插入振幅調(diào)制級(jí)am內(nèi)。運(yùn)算放大器ov以正的和負(fù)的，分別恒定的直流電壓+U， -U操作并且如下布線，其反向輸入端通過(guò)第一電阻wl處于電路零點(diǎn)SN，且其正向輸入端通過(guò)第二電阻w2處于乘法器ml的
輸出端。運(yùn)算放大器OV的一個(gè)輸出端通過(guò)第三電阻W3的中間電路連接于變壓器tf的初級(jí)繞組的第一極ppl;初級(jí)繞組的第二極pp2處于電路零點(diǎn)SN。變壓器tf還具有一個(gè)次級(jí)繞組，其通過(guò)兩極spl， sp2與激勵(lì)系統(tǒng)16連接。
初級(jí)繞組具有初級(jí)繞組數(shù)Nl且次級(jí)繞組具有次級(jí)繞組數(shù)N2。變壓器tf為電流-升高變壓器且具有例如20: 1的變壓比N1/N2。運(yùn)算放大器ov的反向輸入端通過(guò)第四電阻w4與初級(jí)繞組的第一極ppl相連接。其正向輸入端通過(guò)第五電阻w5連接于輸出端。五個(gè)電阻wl， w2， w3， w4，和w5分別具有相應(yīng)阻值Rl， R2， R3， R4，和R5。阻值Rl 選定為等于阻值R2且阻值R4選定為等于阻值R5。如果以u(píng)m表示乘法器m的輸出電壓，則激勵(lì)系統(tǒng)16內(nèi)流動(dòng)的交流電流i可以如下得出 R5N1 l=ummRl R3 N2。圖10中顯示了結(jié)束級(jí)ps'第二實(shí)施例的電路圖，例如根據(jù)圖7可以插入脈寬調(diào)制級(jí)pwm內(nèi)。這個(gè)補(bǔ)充推挽式結(jié)束級(jí)構(gòu)造的"核心"是P溝道-加強(qiáng)-絕緣層-場(chǎng)效應(yīng)晶體管P (以下簡(jiǎn)稱晶體管)與N溝道-加強(qiáng)-絕緣層-場(chǎng)效應(yīng)晶體管N的控制電流通路的串聯(lián) 電路。在控制電流通路的連接點(diǎn)連接了激勵(lì)系統(tǒng)16。為每一條控制電流通路并聯(lián)了保護(hù)二極管dn， dp，其中各自的陰極接于各自的晶體管正點(diǎn)上。串聯(lián)電路P晶體管側(cè)的末端被施加恒定的正第二直流電壓+U2 并且其N晶體管側(cè)的末端被施加相應(yīng)的恒定的負(fù)直流電壓-U2。晶體管 N， P控制極彼此連接并連接于比較器kk'的輸出端。比較器kk'的正向輸入端接于脈寬調(diào)制器pm的輸出端，對(duì)比于圖7。比較器kk'的反向輸入端連接于分壓器的分接點(diǎn)，該分壓器由電阻rl和電阻r2組成。電阻rl， r2具有相同的阻值并且處于正的直流電壓+Ul和電路零點(diǎn)SN 之間。電阻rl， r2和比較器kk'用于脈寬調(diào)制器pm的輸出信號(hào)關(guān)于直流電壓+Ul半值的對(duì)稱。激勵(lì)系統(tǒng)16在傳感器17的輸出信號(hào)或者傳感器17， 18的輸出信號(hào)之和每次正向穿過(guò)零點(diǎn)時(shí)，接收到正電流脈沖；在傳感器17的輸出信號(hào)或者傳感器17， 18的輸出信號(hào)之和每次負(fù)向穿過(guò)零點(diǎn)時(shí)，接收到負(fù)電流脈沖。為達(dá)到由參考信號(hào)Sr給定的測(cè)量管 13的振蕩振幅，各自的脈沖寬度自動(dòng)調(diào)整。
圖11中顯示了結(jié)束級(jí)ps〃另一實(shí)施例的電路圖，例如根據(jù)圖8可以插入振幅調(diào)制級(jí)aml內(nèi)。這個(gè)又為補(bǔ)充推挽式結(jié)束級(jí)構(gòu)造的"核心" 也是如圖10所示的，P溝道-加強(qiáng)-絕緣層-場(chǎng)效應(yīng)晶體管P'與N溝道-加強(qiáng)-絕緣層-場(chǎng)效應(yīng)晶體管N'的控制電流通路的串聯(lián)電路。在控制電流通路的連接點(diǎn)連接了激勵(lì)系統(tǒng)16。為每一條控制電流通路并聯(lián)了保護(hù) 二極管dn'， dp'，其中各自的陰極接于各自的晶體管正點(diǎn)上。串聯(lián)電路 P晶體管側(cè)的末端被施加正直流電壓+U2，該正直流電壓依賴于對(duì)比級(jí) sa的輸出信號(hào)并且其N晶體管側(cè)的末端被施加負(fù)直流電壓-U2，該負(fù)直流電壓依賴于對(duì)比級(jí)sa的輸出信號(hào)。晶體管N'， P'控制極彼此連接并連接于比較器kk〃的輸出端。比較器kk〃的正向輸入端接于比較器kk 的輸出端，對(duì)比于圖8。比較器kk〃的反向輸入端連接于分壓器的分接點(diǎn)，該分壓器由電阻r3和電阻r4組成。電阻r3， r4具有相同的阻值并且處于正直流電壓+Ul和電路零點(diǎn)SN之間。電阻r3， r4和比較器kk" 用于比較器kk的輸出信號(hào)關(guān)于直流電壓+Ul半值的對(duì)稱。激勵(lì)系統(tǒng)16 在傳感器17的輸出信號(hào)或者傳感器17， 18的輸出信號(hào)之和的每個(gè)正半波期間，接收到正電流脈沖；在傳感器17的輸出信號(hào)或者傳感器17， 18的輸出信號(hào)之和的每個(gè)負(fù)半波期間，接收到負(fù)電流脈沖。各自的電流脈沖幅度依賴于自身側(cè)的直流電壓+U， -U，該直流電壓又依賴于對(duì) 比級(jí)sa的輸出信號(hào)，所以由參考信號(hào)Sr給定的測(cè)量管13的振蕩振幅會(huì)自動(dòng)調(diào)整。
最后在圖12中以方塊電路圖的方式示意地顯示了混合驅(qū)動(dòng)單元 50B的實(shí)施例，其部分操作為數(shù)字的和部分操作為模擬的。驅(qū)動(dòng)單元 50B包括數(shù)字信號(hào)發(fā)生器，用于將由微計(jì)算機(jī)50A生成的特別是數(shù)值的給定值，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字振蕩信號(hào)，該給定值例如為激勵(lì)電流i^ 的振幅，激勵(lì)信號(hào)的相位和/或其振蕩頻率等激勵(lì)信號(hào)單獨(dú)參數(shù)的給定值。單獨(dú)的參數(shù)，如前所述，可以作為絕對(duì)值和/或作為增加的值或者說(shuō)減小的值傳送給驅(qū)動(dòng)單元50B。
如前所述，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由外部電源70供電，例如遠(yuǎn)程配置的測(cè)量變換器-供電器等，該供電器通過(guò)至少一條雙導(dǎo)線2L
與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者更確切說(shuō)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20連接。例如該測(cè)量變
換器-供電器又可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)與處于過(guò)程控制室內(nèi)的上一級(jí)過(guò) 程控制系統(tǒng)連接。在這里顯示的實(shí)施例中，如在工業(yè)測(cè)量及自動(dòng)化技術(shù)的大量應(yīng)用中通常的那樣，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)此外與外部電源至少
間歇地只通過(guò)一條唯一雙導(dǎo)線2L有效電連接。與此相對(duì)應(yīng)地，現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備電子系統(tǒng)一方面通過(guò)這條雙導(dǎo)線供電，另一方面，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)將至少間歇生成的測(cè)量值信號(hào)XM也相同通過(guò)該雙導(dǎo)線2L發(fā)送至配置于外部電源70內(nèi)和/或與供電電源電耦合的外部分析電路80。例如連接測(cè)量變換器-供電器和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的這里唯一的雙導(dǎo)線2L可與饋入供電電流I的電源71和測(cè)量電阻RM串聯(lián)連接，例如該電源可以為電池，或者由內(nèi)部供電網(wǎng)供電的直流源。供電電源70提供供電電流I并以操作所需電能為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20供電。測(cè)量電阻Rm此外具有兩個(gè)測(cè)量端子72， 73，可在該端子上檢測(cè)到代表瞬時(shí)測(cè)量值XM的供電電流且與電流成比例的測(cè)量電壓UM。例如測(cè)量電壓UM可以現(xiàn)場(chǎng)顯示或者引導(dǎo)至上一級(jí)的測(cè)量值處理單元。這里唯一的雙導(dǎo)線2L例如可以作為所謂的二線制電流回路，特別是4mA-20mA電流回路，或者作為到外部數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線的連接導(dǎo)體，例如PROFIBUS-PA或者 FOUNDATION FIELDBUS。
此外根據(jù)本發(fā)明的又一結(jié)構(gòu)，將瞬時(shí)測(cè)量值XM調(diào)制到供電電流I 上。例如由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備決定的瞬時(shí)測(cè)量值可由供電電流I的瞬時(shí)、特別是
4mA和20mA間的電流強(qiáng)度代表，該供電電流I在構(gòu)成二線制電流回路的雙導(dǎo)線2L內(nèi)流動(dòng)。
此外根據(jù)本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)提供了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備至少間歇地與外部操作及控制單元通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)通信，例如該外部操作及控制單元可以為手動(dòng)操作儀器或者可編程控制器(SPS)，通信可以為交換現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備特定數(shù)據(jù)。為此在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)還提供了通信電路COM，
該通信電路控制和操作通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通信。例如除了測(cè)量值XM 通信電路也特別用于將其他的內(nèi)部現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備-參數(shù)轉(zhuǎn)換為通過(guò)雙導(dǎo)線 2L可傳輸?shù)男盘?hào)并將該信號(hào)耦合進(jìn)導(dǎo)線。替代地或者補(bǔ)充地，也可以
將通信電路COM設(shè)計(jì)為，相應(yīng)接收由外部經(jīng)過(guò)雙導(dǎo)線2L發(fā)送的現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備參數(shù)。例如通信電路COM可以為根據(jù)HART Communication Foundation, Austin TX的HART(g-現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議工作的接口電路，該接口電路采用了 FSK-編碼的高頻交流電作為信號(hào)載波，特別對(duì)于前述操作中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備只通過(guò)二線制回路連接于外部電源的情況。
由圖1和5的組合可以看出，為調(diào)整和調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部的電壓和/或電流，此外現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20還包括至少一個(gè)由供電電流I流過(guò)的電流調(diào)節(jié)器ISp用于調(diào)整和/或調(diào)制供電電流I，特別是供電電流的時(shí)鐘。此外在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)還提供了內(nèi)部供電電路40，該內(nèi)部供電電路被施加現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20的內(nèi)部輸入電壓Ue并且用
于為內(nèi)部操作及分析電路50供電，該內(nèi)部輸入電壓Ue由端電壓UK分壓。
為了采集和調(diào)整在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)瞬時(shí)下降的電壓和/或瞬時(shí)流動(dòng)的電流，供電電路40此外還包括測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60。并且特別是對(duì)于前述將測(cè)量值XM調(diào)制到供電電流I的情況，測(cè)量及調(diào)節(jié)單元 60還用于將由操作分析電路50送出的，代表瞬時(shí)生成的測(cè)量值XM的測(cè)量值信號(hào)XM轉(zhuǎn)化為第一電流調(diào)節(jié)信號(hào)Iste ，該第一電流調(diào)節(jié)信號(hào)對(duì) 應(yīng)于電流調(diào)節(jié)器ISt和供電電流而調(diào)整。測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60與電流調(diào) 節(jié)器iSl實(shí)際上共同構(gòu)成供電電流的電流穩(wěn)流器-這里所謂的線性縱向
穩(wěn)流器。根據(jù)本發(fā)明的一構(gòu)造，將電流調(diào)節(jié)信號(hào)Leu設(shè)計(jì)為，前述穩(wěn)流
器按照瞬時(shí)決定的測(cè)量值XM將供電電流I調(diào)整為與該測(cè)量值成比例。替代地或者補(bǔ)充地，電流調(diào)節(jié)信號(hào)IsteU構(gòu)成為，穩(wěn)流器向供電電流I發(fā)
出時(shí)鐘，例如為了達(dá)到根據(jù)PROFIBUS-PA標(biāo)準(zhǔn)的通信目的而二進(jìn)制編碼。為了生成代表相應(yīng)電流的特別是基本上與電流成比例的檢測(cè)電壓 lLlst， I2.ist， I3-ist，此外在供電電路40內(nèi)還相應(yīng)地提供了至少間歇地由
供電電流或者由該電流的分流Ip 12， 13流過(guò)的檢測(cè)電阻Rp R2， R3。
至少對(duì)于前述為了顯示測(cè)量值XM而調(diào)制供電電流I的幅度并且由于外部電源有限的電功率而由外部電源提供的供電電壓Uv和隨之而出現(xiàn)的端電壓Uk隨升高的供電電流I而相應(yīng)降低或者相反地隨著降低的
供電電流I而相應(yīng)升高的情況，供電電壓Uv和端電壓Uk的電壓值以不
可預(yù)見的方式波動(dòng)并且將它們視為在操作中以顯著的程度變化。當(dāng)現(xiàn)
場(chǎng)設(shè)備如前述，以工業(yè)測(cè)量技術(shù)長(zhǎng)久釆用的標(biāo)準(zhǔn)4mA至20mA操作時(shí)，對(duì)于正常操作的供電只提供4mA以下的電流范圍以及根據(jù)供電電壓值始終只提供大約40至90mW (二毫瓦)的電功率。
如圖5所示，此外供電電路40最初還包括由測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60 激勵(lì)的穩(wěn)壓器30，該穩(wěn)壓器用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的作為初級(jí)電壓或者基極電壓為內(nèi)部供電的內(nèi)部輸入電壓Ue盡可能準(zhǔn)確地調(diào)整到可給定的必要時(shí)操作中可變的電平上以及至少在非干擾的正常操作中，將該內(nèi)部輸入電壓Ue盡可能恒定保持在瞬時(shí)選定的電平上，其中端電壓 Uk至少等于最小電壓值Uk_mm。此外測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60與穩(wěn)壓器30 共同構(gòu)成內(nèi)部輸入電壓Ue的輸入電壓電壓調(diào)節(jié)器，特別用于盡可能準(zhǔn) 確調(diào)整內(nèi)部輸入電壓并保持持續(xù)穩(wěn)定。也如圖13顯示，根據(jù)本發(fā)明的
一構(gòu)造，這樣保持內(nèi)部輸入電壓Ue的電平，即內(nèi)部輸入電壓UJ臺(tái)終低于端電壓Uk。其中內(nèi)部輸入電壓Ue通過(guò)前述的輸入電壓調(diào)節(jié)器30，
60而保持的電平，例如在操作中依賴于瞬時(shí)流動(dòng)的供電電流I可將該
電平基本上連續(xù)地改變。替代地，也可將電平在供電電流I的一定電流
強(qiáng)度范圍以及在端電壓Uk的相應(yīng)電壓范圍上保持恒定并且階段性地改變(如圖13中通過(guò)點(diǎn)化線表示的)，例如當(dāng)超過(guò)或者不足相應(yīng)供電電流l和/或端電壓Uk給定閾值時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造，輸入電壓調(diào) 節(jié)器30， 60設(shè)計(jì)為，在達(dá)到給定的或者可給定的例如15v數(shù)量級(jí)的最
大電壓值Ue一max后，盡管端電壓Uk可能還會(huì)繼續(xù)升高例如超過(guò)20v，
也將該電平保持恒定。因此，輸入電壓調(diào)節(jié)器30， 60的作用不僅僅為
內(nèi)部輸入電壓Ue的電壓電
壓調(diào)節(jié)器，而且也是限壓器。
對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的單獨(dú)構(gòu)件或者組件的電能的繼續(xù)內(nèi)部分配，該電子系統(tǒng)此外還包括轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的內(nèi)部輸入電壓Ue的第一有效電壓調(diào)節(jié)器URp該電壓調(diào)節(jié)器至少間歇地由特別可變的供電電流I的第一分流L流過(guò)并且用于提供基本上恒定調(diào)整到第一電平U^」。n上的現(xiàn)
場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20的第一內(nèi)部有效電壓U^，該第一電平l^y。u可給定，必要時(shí)可參數(shù)化。此外在供電電路40內(nèi)也同樣提供了轉(zhuǎn)化穩(wěn)定的
內(nèi)部輸入電壓Ue的第二有效電壓調(diào)節(jié)器UR2，該電壓調(diào)節(jié)器至少間歇地由特別是可變的供電電流I的第一分流l2流過(guò)。該第二有效電壓調(diào)節(jié)
器UR2又用于提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)的第二內(nèi)部有效電壓UN2，
該第二內(nèi)部有效電壓UN2在可給定的電壓范圍內(nèi)可變。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)對(duì)瞬時(shí)負(fù)載情況最合適的有效電壓UN2的電壓值，例如可以在
測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60側(cè)考慮了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)的瞬時(shí)負(fù)載情況而決定并且以相應(yīng)的電壓操作信號(hào)UN2—S。U的形式發(fā)送至有效電壓調(diào)節(jié)器 UR2。例如可以采用所謂的開關(guān)整流和/或非時(shí)鐘振蕩的線性整流器作為有效電壓調(diào)節(jié)器UR^ UR2，而穩(wěn)壓器30和輸入電壓調(diào)節(jié)器可以由分路調(diào)節(jié)器IS2構(gòu)成，例如該分路調(diào)節(jié)器IS2通過(guò)旁路被施加內(nèi)部輸入電壓Ue，通過(guò)晶體管和/或可調(diào)整的齊納二極管而實(shí)現(xiàn)。
由此如圖5所示，輸入電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)為，在正常操作中至少間歇地由特別可變的供電電流I第三分流13流過(guò)，其中測(cè)量及調(diào)節(jié)單元
60提供第二電流調(diào)節(jié)信號(hào)I3—stel，該第二電流調(diào)節(jié)信號(hào)13ste,，相應(yīng)控制
穩(wěn)壓器30 (這里為分路調(diào)節(jié)器IS2)及確定第三分流。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20內(nèi)瞬時(shí)可支配的電功率超過(guò)操作及分析電路50側(cè)瞬時(shí)實(shí)際所需的電功率時(shí)，其中可支配的電功率由基本上保持恒定的內(nèi)部輸入電
壓Ue和瞬時(shí)調(diào)整的供電電流I得出，至少對(duì)于上述情況而將電流調(diào)節(jié) 信號(hào)13—"eU設(shè)計(jì)為，為了讓穩(wěn)定輸入電壓Ue的足夠高的分流13流過(guò)而使輸入電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)的晶體管能夠以足夠程度導(dǎo)電。為了達(dá)到該目的，
在輸入電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)部(這里穩(wěn)壓器30的內(nèi)部)，根據(jù)本發(fā)明的另
一構(gòu)造，也提供了用于耗散電能并將其中由此形成的熱能導(dǎo)出的構(gòu)件，特別是具有冷卻片的半導(dǎo)體元件等。另一方面電流調(diào)節(jié)信號(hào)I"teu也設(shè) 計(jì)為，當(dāng)操作分析電路50中的功率需求逐漸變大時(shí)在此減小穩(wěn)壓器30 內(nèi)瞬間流動(dòng)的分流13。
如圖5中另外顯示的，在本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)20以及本發(fā) 明的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中提供了，操作分析電路50至少間歇地不僅由在正常操作下基本上保持恒定的第一有效電壓Uw供電，特別是可變的第一有效電流Im流過(guò)而且也由根據(jù)操作變化的第二有效電壓U^供電，特別是可變的第二有效電流I m流過(guò)。這樣的優(yōu)點(diǎn)是，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng) 20的結(jié)構(gòu)組和電路始終提供瞬時(shí)事實(shí)上所需的電能，該結(jié)構(gòu)組和電路至少控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)正常操作并使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備保持運(yùn)行，特別是前述的至少一個(gè)微處理器^C。據(jù)此在本發(fā)明的一構(gòu)造中提供了，前述的微處理器pC和/或前述的信號(hào)處理器至少部分以正常操作中始終保持恒定的第一有效電壓U^或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓操作。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的一完善中，第一有效電壓Uw或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作分析電路中至少一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器的操作電壓。根據(jù)本發(fā)明的又一構(gòu)造設(shè)計(jì)為，至少操作和保持與前述上一級(jí)操作及控制單元通信的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的構(gòu)件(這里不僅微處理器pC還有通信電路 COM)至少部分通過(guò)第一有效電壓UN1或者由與其分壓的次級(jí)電壓供電。
根據(jù)外部供電電路70側(cè)在操作中事實(shí)上可以提供哪些電功率以及依賴于在前述方式中已經(jīng)由第一有效電壓UN1供電的負(fù)載的事實(shí)需求功率的情況，可以為驅(qū)動(dòng)單元50B的特別用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)i^的單獨(dú) 構(gòu)件至少部分借助第一有效電壓Uw或者由與其分壓的次級(jí)電壓供電，例如該構(gòu)件可以為驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)的放大器，D/A轉(zhuǎn)換器和/或信號(hào)發(fā)生器等等，這里也可對(duì)比于圖12。當(dāng)然也顯示出，在正常操作中，單單現(xiàn) 有的微處理器I^C和/或A/D轉(zhuǎn)換器以及它們所需的外圍布線已經(jīng)要始終需求大約30mW的功率，所以至少在大約40mW的始終可支配功率
的應(yīng)用中，也就是說(shuō)12v的端電壓，驅(qū)動(dòng)單元50B的前述構(gòu)件只能夠以非常小的范圍連接于第一有效電壓UN1以此而不損害期望的高穩(wěn)定
性。由此在本發(fā)明的構(gòu)造中此外設(shè)計(jì)為，驅(qū)動(dòng)單元50B的單獨(dú)構(gòu)件尤其是持久地只操作于第二有效電壓UN2。如圖12也代替地顯示了，第二有效電壓Uw2特別適合作為驅(qū)動(dòng)單元50B內(nèi)的運(yùn)算-放大器的操作電
壓。對(duì)應(yīng)地，勵(lì)磁線圈的激勵(lì)電流ke基本上可以由第二有效電壓U^
或者由與其分壓的次級(jí)電壓供電。
為了跨接供電電壓側(cè)的暫時(shí)電壓波動(dòng)和/或緩沖由于內(nèi)部功率需求的短暫升高而導(dǎo)致的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)部電壓供給的可能瞬間"過(guò)載"，
例如在測(cè)量傳感器開動(dòng)時(shí)或者所述持久存儲(chǔ)器EEPROM的覆寫時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的完善在操作分析電路中此外還提供了用于暫時(shí)存儲(chǔ)電子能量的特別電容性的存儲(chǔ)電路。這里顯示的實(shí)施例中，能量緩沖器C作為穩(wěn)壓器30的一部分而顯示，所以實(shí)際上始終被施加內(nèi)部輸入電壓 Ue。但是在正常操作中至少為了保證避免有效電壓Uw的崩潰，在通過(guò) 第一有效電壓Uw供電的結(jié)構(gòu)組和電路的事先設(shè)計(jì)中當(dāng)然要保證，其最大轉(zhuǎn)化的電功率最大等于正常操作中最小可支配電功率和/或其瞬時(shí)轉(zhuǎn) 化的電功率最大等于瞬時(shí)可支配功率。
在本發(fā)明的另一構(gòu)造中此外提供了，在正常操作中的第二有效電
壓U^依賴于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓Ue的瞬時(shí)電壓值而調(diào) 整。替代地或者補(bǔ)充地提供了，第二有效電壓U^依賴于端電壓Uk的
瞬時(shí)電壓值而調(diào)整，該端電壓Uk由供電電壓分壓，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電
子系統(tǒng)的最初而下降。這樣調(diào)整內(nèi)部輸入電壓Ue，例如將該電壓與端
電壓Uk間存在的壓差至少在正常操作中盡可能保持恒定在lv上，也
顯示了優(yōu)點(diǎn)。另外這樣也實(shí)現(xiàn)了在電流調(diào)節(jié)器is,或者整個(gè)穩(wěn)流器的操
作溫度變化的情況下，由各自的傳輸特性相對(duì)準(zhǔn)確地調(diào)整輸入電壓Ue 以及隨之而出現(xiàn)的變化，并以簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部輸入電壓Ue的非
常魯棒的調(diào)整。該調(diào)整例如可以通過(guò)前述的測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60內(nèi)的差
動(dòng)放大器實(shí)現(xiàn)，該放大器將由內(nèi)部輸入電壓Ue相應(yīng)導(dǎo)出的檢測(cè)電壓與
由端電壓Uk相應(yīng)導(dǎo)出的檢測(cè)電壓相減。替代地或者補(bǔ)充地，第二有效電壓UN2也依賴于三個(gè)分流In 12, 13中至少一個(gè)的瞬時(shí)電流強(qiáng)度而調(diào) 整。例如，第二有效電壓UN2可以依賴于第三分流13調(diào)整，在考慮了瞬時(shí)輸入電壓Ue之后，該電流強(qiáng)度實(shí)際上代表了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi) 瞬時(shí)存在的過(guò)剩功率。作為測(cè)量參數(shù)這里特別合適的是操作穩(wěn)壓器和確定第三分流13的第二電流調(diào)節(jié)信號(hào)I3—stell。
為了確定和/或監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的瞬時(shí)操作狀態(tài)，根據(jù)本發(fā) 明的另一完善，提供了將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)下降的電壓和/或在現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的電流與給定的特別是可調(diào)整的閾值進(jìn)行對(duì)比的工具。用于電壓和/或電流進(jìn)行對(duì)比的工具例如可以構(gòu)成為前述供電電路的測(cè)量及調(diào)節(jié)單元的積分組成部分。根據(jù)本發(fā)明一完善的構(gòu)造，對(duì) 比工具設(shè)計(jì)為，如果檢測(cè)到通過(guò)第二有效電壓UN2的最小有效電壓極限值不足，該最小有效電壓極限為第二有效電壓UN2的給定最小有效電壓極限，以及檢測(cè)到通過(guò)第三分流13的最小分流極限值不足，該最小分流極限值為第三分流13的給定最小分流極限，則在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng) 側(cè)至少生成一個(gè)警告現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)不足供電的警告信號(hào)xpw—fall。為了第三分流13的采集，例如可以采用在輸入電壓調(diào)節(jié)器30， 60內(nèi)的
相應(yīng)由分流13流過(guò)的檢測(cè)電阻R3，該電阻提供基本上與電流成比例的檢測(cè)電壓。根據(jù)本發(fā)明的另一構(gòu)造，測(cè)量及調(diào)節(jié)單元60通過(guò)電流調(diào)節(jié)
信號(hào)13—steU這樣操作穩(wěn)壓器30，如果比較器警告了通過(guò)第二有效電壓的
給定最大有效電壓極限值被超出時(shí)，第三分流13尤其這時(shí)才流動(dòng)，該比較器將第二有效電壓與至少一個(gè)所屬的參考電壓進(jìn)行比較。例如用于對(duì)比電壓和/或電流的工具可以為簡(jiǎn)單的比較器，該比較器將各自的檢測(cè)電壓與所屬的與各自閾值成比例的參考電壓進(jìn)行比較，例如通過(guò)
輸入電壓Ue內(nèi)部生成的參考電壓。
權(quán)利要求
1.一種由外部電源(70)供電的用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)，其中外部電源(70)提供特別是單極的供電電壓(Uv)和由該供電電壓驅(qū)動(dòng)的特別是單極的和/或雙極的可變供電電流(I)，該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)包括-由供電電流(I)流過(guò)的電流調(diào)節(jié)器(IS1)，用于調(diào)整和/或調(diào)制供電電流，特別是供電電流(I)的時(shí)鐘；-用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的內(nèi)部操作及分析電路(50)；以及-內(nèi)部供電電路(40)，其被施加從供電電壓(Uv)分壓的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)內(nèi)部輸入電壓(Ue)，且給內(nèi)部操作及分析電路(50)供電，該內(nèi)部供電電路具有；--第一電壓調(diào)節(jié)器(UR1)，其至少間歇地由特別是可變的供電電流(I)第一分流(I1)流過(guò)，該電壓調(diào)節(jié)器提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)內(nèi)的第一內(nèi)部有效電壓(UN1)，該有效電壓基本上恒定地調(diào)整到可給定的第一電平(UN1_soll)；--第二電壓調(diào)節(jié)器(UR2)，其至少間歇地由特別是可變的供電電流(I)第二分流(I2)流過(guò)，該電壓調(diào)節(jié)器提供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)內(nèi)的第二內(nèi)部有效電壓(UN2)，該有效電壓在可給定的電壓范圍可變；以及--穩(wěn)壓器(30)，其至少間歇地由特別是可變的供電電流(I)第三分流(I3)流過(guò)，該穩(wěn)壓器用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)調(diào)整和保持到可給定的電平，特別是在操作過(guò)程中可變的電平；-其中操作及分析電路(50)至少間歇地不僅由特別是可變的第一有效電流(IN1)流過(guò)而且也由特別是可變的第二有效電流(IN2)流過(guò)，其中第一有效電流由第一有效電壓(UN1)驅(qū)動(dòng)，第二有效電流由第二有效電壓(UN2)驅(qū)動(dòng)。
2. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)依賴于端電壓(Uk)的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整，該端電壓從供電電壓(Uv)分壓并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)最初而下降。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng) 的第二有效電壓(UN2)依賴于端電壓(Uk)的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整，該端電壓從供電電壓(uv)分壓并經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)最初而下降。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)依賴于端電壓(Uk)的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)通過(guò)穩(wěn)壓器(30)保持在可給定的特別是操作中可變的電平上，該電平低于端電壓(Uk)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中通過(guò)穩(wěn)壓器 (30)將內(nèi)部輸入電壓(Ue)保持在該電平，該電平可以在操作中特別是階段式地或者基本上持續(xù)地可變。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中第二有效電壓(UN2)，依賴于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中第二有效電壓(UN2)依賴于三個(gè)分流(1，I2， I3)中的至少一個(gè)的瞬時(shí)電流強(qiáng) 度而調(diào)整。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中第二有效電壓(UN2)依賴于第三分流(I3)的瞬時(shí)電流強(qiáng)度而調(diào)整。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中第二有效電壓(UN2)依賴于第二分流(12)的瞬時(shí)電流強(qiáng)度和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓(Ue)的瞬時(shí)電壓值而調(diào)整。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中外部的供電電源(70)提供具有可變的，特別是波動(dòng)的電壓值的供電電壓(Uv)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中由外部電源(70)提供的供電電壓(Uv)驅(qū)動(dòng)電流強(qiáng)度可變的，特別是以基本上不可預(yù)見方式波動(dòng)的供電電流(I)。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了用于暫時(shí)存儲(chǔ)電能的存儲(chǔ)電路(C)。
14. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中穩(wěn)壓器(30) 包括主要用于耗散電能以及導(dǎo)出其中由此形成的熱能的構(gòu)件(IS2)，特別是半導(dǎo)體元件等。
15. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了至少一個(gè)微處理器(pC)，其中第一有效電壓(UN1)或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作電壓。
16. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了至少一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器，其中第一有效電壓(UNI)或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作電壓。
17. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了至少一個(gè)放大器，其中兩個(gè)有效電壓(UN1， UN2)中的至少一個(gè)或由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作電壓。
18. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了至少一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，其中第一有效電壓(U^)或者由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作電壓。
19. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中在操作及分析電路(50)內(nèi)提供了至少一個(gè)D/A-轉(zhuǎn)換器，其中兩個(gè)有效電壓(Uw， UN2)中的至少一個(gè)或由其導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為操作電壓。
20. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，此外在操作及分析電路內(nèi)還提供了將在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)中電壓的下降和/或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)中電流的流動(dòng)做比較的工具。
21. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中如果在操作及分析電路內(nèi)檢測(cè)到第二有效電壓低于對(duì)于第二有效電壓給定的最小有效電壓極限值以及第三分流低于對(duì)于第三分流給定的最小分流極限值，則操作及分析電路至少生成一個(gè)警告現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的不足供電的報(bào)警信號(hào)(Xpwr_fail)。
22. 根據(jù)前述權(quán)利要求20至21之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，此外本現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)還包括至少一個(gè)將由供電電流的第三分流導(dǎo)出的檢測(cè)電壓與所屬參考電壓進(jìn)行比較的比較器。
23. 根據(jù)前述權(quán)利要求20至22之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，此外還包括一個(gè)將第二有效電壓與至少一個(gè)所屬參考電壓進(jìn)行比較的比較器。
24. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，此外還包括測(cè) 量及調(diào)節(jié)單元(60)，用于檢測(cè)和調(diào)整現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)下降電壓特別是第二有效電壓和/或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)電流特別是第二和 /或第三分流。
25. 根據(jù)前述權(quán)利要求23和24的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中測(cè)量及調(diào)節(jié)單元這樣控制穩(wěn)壓器，使得如果將第二有效電壓與至少一個(gè)所屬參考電壓比較的比較器用信號(hào)通知第二有效電壓超出了對(duì)于第二有效電壓給定的最大有效電壓極限值，則第三分流流動(dòng)。
26. 根據(jù)前述權(quán)利要求24或25的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，其中測(cè)量及調(diào)節(jié)單元根據(jù)輸入電壓(Ue)和/或端電壓(Uk)將輸入電壓(Ue)和端電壓(Uk)之間形成的壓差(Uk-Ue)調(diào)整到一個(gè)給定的特別是等于或大于1V的電壓值。
27. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，此外還包括用于生成基本上與電流成比例的檢測(cè)電壓的檢測(cè)電阻(Rp R2， R3)。
28. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)系統(tǒng)與外部的供電只通過(guò)一條唯一的雙導(dǎo)線(2L)電連接。
29. —種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用于測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)，特別是導(dǎo)入導(dǎo)管和/或容器內(nèi)的介質(zhì)的流量，密度，粘度，料位，壓力，溫度，PH-值等，該測(cè)量?jī)x表包括如權(quán)利要求1至28之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電耦合連接的物理-電子測(cè)量傳感器(10)，該傳感器對(duì)于至少一個(gè)參數(shù)的變化做出反應(yīng)且至少間歇地給出至少一個(gè)與該參數(shù)相對(duì)應(yīng)的測(cè)量信號(hào)(Sp S2)，特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào)電流(Sp S2)。
30. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的操作及分析電路借助至少一個(gè)測(cè)量信號(hào)至少間歇地生成一個(gè)至少代表要測(cè)量和/或要監(jiān)測(cè)的參數(shù)的特別是數(shù)字的瞬時(shí)測(cè)量值(XM)。
31. 根據(jù)前述權(quán)利要求29或30的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量及分析單元(60)與電流調(diào)節(jié)器共同構(gòu)成特別是線性的穩(wěn)流器，并且其中穩(wěn)流器根據(jù)瞬時(shí)代表至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)的測(cè)量值而調(diào)整供電電流。
32. 根據(jù)前述權(quán)利要求31的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中供電電流為可變的直流并且穩(wěn)流器設(shè)計(jì)為將供電電流的振幅至少間歇地調(diào)制到測(cè)量值上。
33. 根據(jù)前述權(quán)利要求31的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中供電電流至少間歇地為脈沖電流，并且其中穩(wěn)流器為供電電流提供時(shí)鐘脈沖。
34. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至33的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中操作及分析電路包括至少一個(gè)用于測(cè)量傳感器(10)的驅(qū)動(dòng)電路(50B)，在該電路(50B)中第二有效電壓或者由該有效電壓導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分被用于操作電壓。
35. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)電路至少包括運(yùn)算放大器。
36. 根據(jù)前述權(quán)利要求34或35的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)電路包括至少一個(gè)D/A-轉(zhuǎn)換器。
37. 根據(jù)前述權(quán)利要求34至36之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中驅(qū)動(dòng)電路包括至少一個(gè)用于生成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特別是數(shù)字的信號(hào)發(fā)生器。
38. 根據(jù)前述權(quán)利要求34至37之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器包括由驅(qū)動(dòng)電路供電的特別是可變的電阻抗，特別是具有可變電感的勵(lì)磁線圈和/或具有可變電容的測(cè)量電容。
39. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中電阻抗由驅(qū)動(dòng)電路供電。
40. 根據(jù)前述權(quán)利要求38或39的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器的電阻抗依賴于至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān)測(cè)參數(shù)而變化。
41. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中經(jīng)過(guò)自變電阻抗而下降的信號(hào)電壓和/或通過(guò)自變電阻抗流過(guò)的信號(hào)電流作為測(cè)量信號(hào)。
42. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至41之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中操作及分析電路包括對(duì)于至少一個(gè)傳感器信號(hào)的至少一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，在該轉(zhuǎn) 換器中第一有效電壓或者由該電壓導(dǎo)出的次級(jí)有效電壓至少部分作為操作電壓。
43. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中操作及分析電路包括至少一個(gè)與A/D轉(zhuǎn)換器連接的，特別是通過(guò)微處理器和/或信號(hào)處理器構(gòu) 成的微計(jì)算機(jī)，用于測(cè)量值的生成，其中第一有效電壓至少部分作為微計(jì)算機(jī)的操作電壓。
44. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至43之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器包括至少一個(gè)用于引導(dǎo)介質(zhì)的測(cè)量管(13)，其安裝入導(dǎo)管中，特別是在操作中至少間歇地振動(dòng)。
45. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中在測(cè)量傳感器處至少配置了一個(gè)用于生成磁場(chǎng)特別是可變磁場(chǎng)的勵(lì)磁線圈(26， 36)。
46. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中勵(lì)磁線圈(26， 36)在測(cè)量傳感器操作中至少間歇地由磁場(chǎng)生成的激勵(lì)電流(Iexe)流過(guò)，該激勵(lì)電流特別是雙極性的和/或電流強(qiáng)度可變的，由第二有效電壓或者由該電壓導(dǎo)出的次級(jí)電壓驅(qū)動(dòng)。
47. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中勵(lì)磁線圈(26， 36)通過(guò)磁場(chǎng)與活動(dòng)鐵芯(27， 37)相互作用，并且其中磁場(chǎng)線圈與活動(dòng)鐵芯可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
48. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器的至少一個(gè) 測(cè)量管(13)由通過(guò)磁場(chǎng)線圈和活動(dòng)鐵芯形成的激勵(lì)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，在測(cè) 量傳感器操作中至少間歇地振動(dòng)，該激勵(lì)系統(tǒng)是電機(jī)的特別是電動(dòng)的激勵(lì)系統(tǒng)。
49. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器包括兩個(gè)用于引導(dǎo)介質(zhì)的測(cè)量管，它們安裝入導(dǎo)管且在操作中至少間歇地振動(dòng)。
50. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至43之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中測(cè)量傳感器用于檢測(cè)裝有介質(zhì)的容器的至少一個(gè)參數(shù)，特別是料位，并且為此該測(cè)量傳感器包括至少一個(gè)伸入容器內(nèi)腔的或者至少與內(nèi)腔相通信的測(cè)量探針，特別是微波天線，Gouboim-導(dǎo)線，振動(dòng)的潛入體等。
51. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至52之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中該現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備至少間歇地通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備配置的外部操作及控制單元通信，其中在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)還提供了控制經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的通信的通信電路(COM)。
52. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中第一有效電壓(UN1)或者由此導(dǎo)出的次級(jí)電壓至少部分作為通信電路(COM)的操作電壓。
53. 根據(jù)前述權(quán)利要求29至52之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)與外部電源(70)只通過(guò)唯一的雙導(dǎo)線(2L)電連接并且該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)(20)將至少間歇生成的代表至少一個(gè)測(cè)量和/或監(jiān) 測(cè)參數(shù)的特別是數(shù)字的瞬時(shí)測(cè)量值(Xm)通過(guò)該唯一的雙導(dǎo)線(2L) 傳輸?shù)皆谕獠侩娫?70)內(nèi)的和/或與該電源電耦合連接的分析電路中(80)。
54. 根據(jù)前述權(quán)利要求的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其中特別是調(diào)整到4mA和 20mA之間的值的供電電流瞬時(shí)電流強(qiáng)度代表了瞬時(shí)生成的測(cè)量值 (XM)。
55. —種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，用于調(diào)整至少一個(gè)給定的物理和/或化學(xué)參數(shù)，特別是導(dǎo)入導(dǎo)管和/或容器內(nèi)的介質(zhì)的流量，密度，粘度，料位，壓力，溫度，PH-值等，該測(cè)量?jī)x表包括如權(quán)利要求1至28之一的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)以及與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)電耦合連接的電子-物理的控制調(diào)節(jié) 元件，該控制調(diào)節(jié)元件以其對(duì)調(diào)整參數(shù)有影響的調(diào)整動(dòng)作而對(duì)至少一個(gè)設(shè)置的控制信號(hào)的變化作出反應(yīng)，該控制信號(hào)特別是可變的信號(hào)電壓和/或可變的信號(hào)電流。
全文摘要
一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)，包括由供電電流流過(guò)的電流調(diào)節(jié)器，用于調(diào)整和/或調(diào)制供電電流，其中供電電流由外部電源側(cè)提供的供電電壓驅(qū)動(dòng)。此外該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)包括用于控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的內(nèi)部操作及分析電路，以及內(nèi)部供電電路，該內(nèi)部供電電路被施加從供電電壓分壓的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)內(nèi)部輸入電壓并且為內(nèi)部操作及測(cè)量電路供電。在供電電路內(nèi)提供了至少間歇地由供電電流的第一分流流過(guò)的電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器提供了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的第一內(nèi)部有效電壓，該有效電壓基本上恒定調(diào)節(jié)到可給定的第一電平上。此外，該供電電路包括至少間歇地由供電電流的第二分流流過(guò)的第二電壓調(diào)節(jié)器，該電壓調(diào)節(jié)器提供了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的第二內(nèi)部有效電壓，其在可給定的電壓范圍內(nèi)可變化；以及至少間歇地由供電電流的第三分流流過(guò)的穩(wěn)壓器，用于將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電子系統(tǒng)的內(nèi)部輸入電壓調(diào)整和保持在可給定的電平上。根據(jù)本發(fā)明，由第一有效電壓驅(qū)動(dòng)的第一有效電流和由第二有效電壓驅(qū)動(dòng)的第二有效電流至少間歇地流過(guò)操作及分析電路。
文檔編號(hào)H02J1/00GK101111989SQ200580047442
公開日2008年1月23日申請(qǐng)日期2005年12月16日優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者羅伯特·拉拉申請(qǐng)人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司

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