Запитанный от внешнего электрического источника энергоснабжения электронный блок полевого прибора

Электронный блок полевого прибора включает в себя пронизанный питающим током реостат для настройки и/или модулирования питающего тока, причем питающий ток вызван выработанным со стороны внешнего источника энергоснабжения питающим напряжением. Электронный блок полевого прибора имеет далее внутреннюю рабочую схему обработки сигнала для управления полевым прибором, а также приложенную к отделенному от питающего напряжения, внутреннему входному напряжению электронного блока полевого прибора, питающую внутреннюю рабочую схему обработки сигнала, внутреннюю питающую схему. В питающей схеме предусмотрен, по меньшей мере, периодически пронизываемый первым парциальным током питающего тока регулятор полезного напряжения, который вырабатывает, в основном, постоянно отрегулированное на задаваемый первый уровень напряжения, первое внутреннее полезное напряжение в электронном блоке полевого прибора. Кроме того, питающая схема имеет, по меньшей мере, периодически пронизываемый вторым парциальным током питающего тока второй регулятор полезного напряжения, который вырабатывает переменное в задаваемых пределах, второе внутреннее полезное напряжение в электронном блоке полевого прибора, а также, по меньшей мере, периодически пронизываемый третьим парциальным током питающего тока регулятор напряжения для настройки и фиксации внутреннего входного напряжения электронного блока полевого прибора на задаваемом уровне напряжения. В соответствии с изобретением рабочая схема обработки сигнала, по меньшей мере, периодически пронизана как вызванным первым полезным напряжением первым полезным током, так и вызванным вторым полезным напряжением вторым полезным током. Технический результат - уменьшение энергозатрат и расширение области применения. 5 н. и 42 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Запитанный от внешнего электрического источника (70) энергоснабжения электронный блок (20) для полевого прибора, причем внешний электрический источник (70) энергоснабжения вырабатывает в частности униполярное питающее напряжение (U_v) и подает вызванный им в частности униполярный и/или бинарный переменный питающий ток (I), и этот электронный блок (20) полевого прибора включает в себя пронизываемый питающим током (I) реостат (IS₁) для настройки и/или модулирования в частности тактирования питающего тока (I), внутреннюю рабочую схему (50) обработки сигнала для управления полевым прибором, а также приложенную к отделенному от питающего напряжения (U_v) внутреннему входному напряжению (U_e) электронного блока (20) полевого прибора, питающую внутреннюю рабочую схему (50) обработки сигнала внутреннюю питающую схему (40), по меньшей мере, с периодически пронизываемым в частности переменным первым парциальным током (I₁) питающего тока (I), первым регулятором (UR₁) полезного напряжения, который вырабатывает в основном постоянно отрегулированное на задаваемый первый уровень (U_N1-soll) напряжения, первое внутреннее полезное напряжение (U_N1) в электронном блоке (20) полевого прибора, по меньшей мере, с периодически пронизываемым в частности переменным вторым парциальным током (I₂) питающего тока (I), вторым регулятором (UR₂) полезного напряжения, который вырабатывает переменное в задаваемых пределах второе внутреннее полезное напряжение (U_N2) в электронном блоке (20) полевого прибора, а также, по меньшей мере, с периодически пронизываемым в частности переменным третьим парциальным током (I₃) питающего тока (I) регулятором (30) напряжения для настройки и удержания внутреннего входного напряжения (U_e) электронного блока (20) полевого прибора на задаваемом в частности изменяющемся в процессе работы уровне напряжения, причем второй регулятор (UR₂) полезного напряжения запитан от поданного с первого регулятора (UR₁) полезного напряжения полезного напряжения (U_N1) и/или от отведенного из него вторичного напряжения (U_N1').

2. Электронный блок полевого прибора по п.1, отличающийся тем, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга; и/или первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одного трансформатора (91); и/или оба регулятора (UR₁, UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга; и/или оба регулятора (UR₁, UR₂) полезного напряжения соединены друг с другом посредством, по меньшей мере, одного трансформатора (91); и/или реостат (IS₁) и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга; и/или реостат (IS₁) и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга; и/или регулятор (30) напряжения и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга; и/или регулятор (30) напряжения и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга; и/или внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала, по меньшей мере, периодически пронизывается как вызванным первым полезным напряжением (U_N1) в частности переменным первым полезным током (U_N1), так и вызванным вторым полезным напряжением (U_N2) в частности переменным вторым полезным током (IN₂); и/или внутреннее входное напряжение (U_e) электронного блока полевого прибора отрегулировано в зависимости от уровня отделенного от питающего напряжения (U_v), снижающегося сначала через электронный блок полевого прибора, напряжения (U_к) на клеммах в данный момент времени; и/или второе полезное напряжение (U_N2) отрегулировано в зависимости от уровня отделенного от питающего напряжения (U_v), снижающегося сначала через электронный блок полевого прибора, напряжения (U_к) на клеммах в данный момент времени; и/или внутреннее входное напряжение (U_e) электронного блока полевого прибора отрегулировано в зависимости от уровня напряжения (U_к) на клеммах в данный момент времени; и/или посредством регулятора (30) напряжения внутреннее входное напряжение (U_e) электронного блока (20) полевого прибора удерживается на задаваемом в частности переменном в процессе работы уровне напряжения, который ниже, чем напряжение (U_к) на клеммах; и/или уровень напряжения, на котором внутреннее входное напряжение (U_e) удерживается посредством регулятора (30) напряжения, в процессе работы изменяется в частности пошагово или в основном непрерывно; и/или второе полезное напряжение (U_N2) отрегулировано в зависимости от уровня внутреннего входного напряжения (U_e) электронного блока полевого прибора в данный момент времени; и/или второе полезное напряжение (U_N2) отрегулировано в зависимости от силы тока, по меньшей мере, одного из трех парциальных токов (I₁, I₂, I₃) в данный момент времени; и/или второе полезное напряжение (U_N2) отрегулировано в зависимости от силы тока третьего парциального тока (I₃) в данный момент времени; и/или второе полезное напряжение (U_N2) отрегулировано в зависимости от силы тока второго парциального тока (I₂) в данный момент времени и от уровня внутреннего входного напряжения (U_e) электронного блока полевого прибора в данный момент времени; и/или питающий внешний источник (70) энергоснабжения вырабатывает питающее напряжение (U_v) с переменным в частности колеблющимся уровнем напряжения; и/или поданное от внешнего источника (70) энергоснабжения питающее напряжение (U_v) вызывает питающий ток (I) с переменной в частности в основном с колеблющейся без возможности предварительного определения силой тока; и/или в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрена служащая для временного сохранения электрической энергии схема (С) запоминающего устройства, регулятор (30) напряжения имеет предназначенные для рассеивания электрической энергии и для отведения образованной при этом тепловой энергии элементы (IS₂), в частности полупроводниковый элемент с теплоотводом или нечто подобное; и/или в рабочей схеме обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь, у которого первое полезное напряжение (U_N1) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения; и/или в рабочей схеме обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один цифроаналоговый преобразователь, у которого, по меньшей мере, одно из обоих полезных напряжений (U_N1, U_N2) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения; и/или в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один цифровой процессор обработки сигналов, у которого первое полезное напряжение (U_N2) или отделенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения; и/или в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один усилитель, у которого, по меньшей мере, одно из обоих полезных напряжений (U_N1, U_N2) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения.

3. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один микропроцессор (µС), у которого первое полезное напряжение (U_N1) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения.

4. Электронный блок полевого прибора по п.3, отличающийся тем, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и микропроцессор (µС) гальванически отделены друг от друга; и/или реостат (IS₁) и микропроцессор (µС) гальванически отделены друг от друга; и/или регулятор (30) напряжения и микропроцессор (µС) гальванически отделены друг от друга.

5. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один цифровой процессор обработки сигналов, у которого первое полезное напряжение (U_N1) или отделенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения и, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и процессор (µС) обработки сигналов гальванически отделены друг от друга.

6. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочей схеме (50) обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один усилитель, у которого, по меньшей мере, одно из обоих полезных напряжений (U_N1, U_N2) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения и, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и, по меньшей мере, один усилитель гальванически отделены друг от друга.

7. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочей схеме обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь, у которого первое полезное напряжение (U_N1) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения и, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь гальванически отделены друг от друга.

8. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что в рабочей схеме обработки сигнала предусмотрен, по меньшей мере, один цифроаналоговый преобразователь, у которого, по меньшей мере, одно из обоих полезных напряжений (UN₁, UN₂) или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения и, что первый регулятор (UR₁) полезного напряжения и, по меньшей мере, один цифроаналоговый преобразователь гальванически отделены друг от друга.

9. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит в себе средства для сравнения снижающихся в электронном блоке (20) полевого прибора электрических напряжений и/или протекающих в электронном блоке (20) полевого прибора электрических токов.

10. Электронный блок полевого прибора по п.9, отличающийся тем, что электронный блок полевого прибора, по меньшей мере, тогда вырабатывает сигнализирующий о недостаточном снабжении электронного блока полевого прибора сигнал (x_pwr-fall) тревоги, когда рабочая схема обработки сигнала определяет выход за нижнюю границу второго полезного напряжения заданного для второго полезного напряжения, минимального значения полезного напряжения и/или выход за нижнюю границу третьего парциального тока заданного для третьего парциального тока, минимального значения парциального тока.

11. Электронный блок полевого прибора по п.9, отличающийся тем, что включает в себя далее, по меньшей мере, один компаратор, выполненный с возможностью сравнивать отведенное от третьего парциального тока питающего тока регистрируемое напряжение с соответствующим эталонным напряжением.

12. Электронный блок полевого прибора по п.11, отличающийся тем, что по меньшей мере, один компаратор для третьего парциального тока (I₃) и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга; и/или по меньшей мере, один компаратор для третьего парциального тока (I₃) и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга.

13. Электронный блок полевого прибора по п.9, отличающийся тем, что включает в себя далее, по меньшей мере, один компаратор, выполненный с возможностью сравнивать второе полезное напряжение, по меньшей мере, с одним соответствующим эталонным напряжением.

14. Электронный блок полевого прибора по п.13, отличающийся тем, что по меньшей мере, один компаратор для второго полезного напряжения (UN₂) и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга; и/или по меньшей мере, один компаратор для второго полезного напряжения (UN₂) и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга.

15. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что включает в себя далее устройство (60) измерения и регулировки для регистрации и регулировки падающих в электронном блоке полевого прибора напряжений, в частности второго полезного напряжения и/или протекающих в электронном блоке полевого прибора токов, в частности второго и/или третьего парциального токов.

16. Электронный блок полевого прибора по п.15, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки выполнено с возможностью настраивать регулятор напряжения таким образом, что третий парциальный ток проходит тогда, когда сравнивающий второе полезное напряжение, по меньшей мере, с одним соответствующим эталонным напряжением компаратор сигнализирует о выходе за верхнюю границу второго полезного напряжения заданного для второго полезного напряжения максимального предельного значения полезного напряжения; и/или устройство (60) измерения и регулировки на основании входного напряжения (U_e) и/или напряжения (U_к) на клеммах настраивает имеющуюся между входным напряжением (U_e) и напряжением (U_к) на клеммах разность (U_к-U_e) напряжений на заданный уровень, в частности равный или более 1 В; и/или второй регулятор (UR₂) полезного напряжения управляется посредством устройства (60) измерения и регулировки.

17. Электронный блок полевого прибора по п.16, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки, по меньшей мере, периодически подает настраивающий второй регулятор (UR₂) полезного напряжения управляющий сигнал (UN_2-soll) по напряжению, который выражает собой настраиваемый в данный момент времени уровень напряжения для второго полезного напряжения (U_N2).

18. Электронный блок полевого прибора по п.15, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения гальванически отделены друг от друга.

19. Электронный блок полевого прибора по п.18, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки и второй регулятор (UR₂) полезного напряжения посредством, по меньшей мере, одного трансформатора (92) и/или посредством, по меньшей мере, одной оптопары присоединены друг к другу.

20. Электронный блок полевого прибора по п.15, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала гальванически отделены друг от друга.

21. Электронный блок полевого прибора по п.20, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки и внутренняя рабочая схема (50) обработки сигнала посредством, по меньшей мере, одного трансформатора (93) и/или посредством, по меньшей мере, одной оптопары присоединены друг к другу.

22. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что включает в себя далее служащие для выработки в основном пропорционального току регистрируемого напряжения, регистрируемые сопротивления (R1, R2, R3).

23. Электронный блок полевого прибора по п.1 или 2, отличающийся тем, что электронный блок полевого прибора электрически соединен с внешним электрическим источником энергоснабжения лишь посредством одной единственной пары электрических проводов (2L).

24. Полевой прибор для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного заданного физического и/или химического параметра в частности, расхода, плотности, вязкости, уровня заполнения, давления, температуры, значения рН или нечто подобного проводимой в частности в трубопроводе и/или в резервуаре среды, и этот полевой прибор включает в себя электронный блок полевого прибора по любому из пп.1-23, а также электрически соединенный с электронным блоком полевого прибора физико-электрический датчик (10), выполненный с возможностью реагировать на изменения, по меньшей мере, одного параметра и, по меньшей мере, периодически выдавать, по меньшей мере, один соответствующий параметру измерительный сигнал (s₁, s₂), в частности переменное напряжение сигнала и/или переменный ток сигнала.

25. Полевой прибор по п.24, отличающийся тем, что рабочая схема обработки сигнала электронного блока полевого прибора выполнена с возможностью посредством, по меньшей мере, одного измерительного сигнала, по меньшей мере, периодически вырабатывать измеренное значение (Хм), выражающее собой в данный момент времени в частности в цифровой форме, по меньшей мере, один измеряемый и/или контролируемый параметр.

26. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что устройство (60) измерения и регулировки совместно с реостатом образует в частности линейный регулятор тока, причем регулятор тока выполнен с возможностью регулировать питающий ток с учетом измеренного значения, выражающего собой в данный момент времени, по меньшей мере, один измеряемый и/или контролируемый параметр.

27. Полевой прибор по п.26, отличающийся тем, что питающий ток является изменяющимся постоянным током, причем регулятор тока рассчитан на то, чтобы модулировать измеренное значение, по меньшей мере, периодически, на амплитуду питающего тока; и/или питающий ток, по меньшей мере, периодически является тактированным током и, причем регулятор тока рассчитан на то, чтобы тактировать питающий ток.

28. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что рабочая схема обработки сигнала включает в себя, по меньшей мере, одну управляющую схему (50 В) для датчика (10), у которой второе полезное напряжение или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения.

29. Полевой прибор по п.28, отличающийся тем, что управляющая схема имеет, по меньшей мере, операционный усилитель; и/или управляющая схема имеет, по меньшей мере, один цифроаналоговый преобразователь; и/или управляющая схема включает в себя, по меньшей мере, один в частности цифровой генератор сигналов для выработки управляющего сигнала.

30. Полевой прибор по п.28, отличающийся тем, что датчик имеет в частности переменный и/или запитанный от управляющей схемы электрический импеданс, в частности катушку электромагнита переменной индуктивности и/или измерительный конденсатор переменной емкости.

31. Полевой прибор по п.30, отличающийся тем, что падающее на изменяющемся электрическом импедансе напряжение сигнала и/или протекающий через изменяющийся электрический импеданс ток сигнала служит в качестве измерительного сигнала; и/или электрический импеданс датчика изменяется в зависимости, по меньшей мере, от одного измеряемого и/или контролируемого параметра.

32. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что рабочая схема обработки сигнала имеет, по меньшей мере, один аналого-цифровой преобразователь, по меньшей мере, для одного сигнала датчика, у которого первое полезное напряжение или отведенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения.

33. Полевой прибор по п.32, отличающийся тем, что рабочая схема обработки сигнала имеет, по меньшей мере, один связанный с аналого-цифровым преобразователем, образованный в частности посредством микропроцессора и/или процессора обработки сигналов микрокомпьютер для выработки измеренного значения, причем первое полезное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения микрокомпьютера.

34. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что датчик включает в себя, по меньшей мере, одну помещенную по ходу трубопровода в частности в процессе работы, по меньшей мере, периодически вибрирующую измерительную трубу (13) для проведения среды.

35. Полевой прибор по п.34, отличающийся тем, что на датчике расположена, по меньшей мере, одна катушка (26, 36) электромагнита с возможностью создания в частности переменного магнитного поля.

36. Полевой прибор по п.35, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна катушка (26, 36) электромагнита в процессе работы датчика (10), по меньшей мере, периодически пронизана генерирующим магнитное поле в частности биполярным и/или переменным по силе тока, током (i_exc) возбуждения, который вызван вторым полезным напряжением или отведенным от него вторичным напряжением.

37. Полевой прибор по п.36, отличающийся тем, что катушка (26, 36) электромагнита через магнитное поле находится во взаимодействии с погружным сердечником (27, 37), причем катушка электромагнита и погружной сердечник подвижны относительно друг друга.

38. Полевой прибор по п.37, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одна измерительная труба (13) датчика, приведенная в движение образованным посредством катушки электромагнита и погружного сердечника электромеханическим в частности электродинамическим возбуждающим устройством, в процессе работы датчика, по меньшей мере, периодически вибрирует.

39. Полевой прибор по п.38, отличающийся тем, что датчик включает в себя две помещенные по ходу трубопровода в процессе работы, по меньшей мере, периодически вибрирующие измерительные трубы для проведения среды.

40. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что датчик служит для регистрации, по меньшей мере, одного параметра удерживающего среду резервуара в частности уровня заполнения, и причем датчик включает в себя для этого, по меньшей мере, один входящий в просвет сосуда или, по меньшей мере, сообщающийся с просветом измерительный зонд, в частности, микроволновую антенну, провод Gouboun, вибрирующий погружной корпус.

41. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью, по меньшей мере, периодически сообщаться с расположенным на удалении от полевого прибора внешним устройством управления и контроля через систему передачи данных, причем в электронном блоке полевого прибора для этого предусмотрена далее контролирующая связь через систему передачи данных коммуникационная схема (СОМ).

42. Полевой прибор по п.41, отличающийся тем, что первое полезное напряжение (U_N1) или отделенное от него вторичное напряжение, по меньшей мере, частично служит в качестве рабочего напряжения для коммуникационной схемы (СОМ); и/или реостат (IS₁) и коммуникационная схема (СОМ) удерживаются гальванически отделенными друг от друга.

43. Полевой прибор по п.24 или 25, отличающийся тем, что электронный блок полевого прибора электрически соединен с внешним электрическим источником (70) энергоснабжения лишь через одну единственную пару электрических проводов (2L), причем электронный блок (20) полевого прибора выполнен с возможностью передавать, по меньшей мере, периодически вырабатываемое измеренное значение (Х_м), выражающее собой в данный момент времени в частности в цифровой форме, по меньшей мере, один измеряемый и/или контролируемый параметр, через одну единственную пару электрических проводов (2L) на предусмотренную во внешнем электрическом источнике (70) энергоснабжения и/или электрически соединенную с ним схему (80) обработки данных.

44. Полевой прибор по п.43, отличающийся тем, что сила питающего тока в данный момент времени, отрегулированная в частности на значение в пределах от 4 до 20 мА, выражает собой выработанное в данный момент времени измеренное значение (Х_м).

45. Применение полевого прибора согласно пп.24-44 для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного заданного физического и/или химического параметра, в частности, расхода, плотности, вязкости, уровня заполнения, давления, температуры, значения рН или нечто подобного проводимой в частности в трубопроводе и/или в резервуаре среды.

46. Полевой прибор для настройки, по меньшей мере, одного заданного физического и/или химического параметра, в частности, расхода, плотности, вязкости, уровня заполнения, давления, температуры, значения рН проводимой в частности в трубопроводе и/или в резервуаре среды, и этот полевой прибор включает в себя электронный блок полевого прибора по любому из пп.1-23, а также электрически соединенный с электронным блоком полевого прибора электрофизический исполнительный элемент, который реагирует на изменения, по меньшей мере, одного приложенного управляющего сигнала в частности переменного напряжения сигнала и/или переменного тока сигнала, посредством воздействующего на устанавливаемый параметр регулировочного движения исполнительного элемента.

47. Применение полевого прибора согласно п.46 для настройки, по меньшей мере, одного заданного физического и/или химического параметра, в частности, расхода, плотности, вязкости, уровня заполнения, давления, температуры, значения рН, проводимой в частности в трубопроводе и/или в резервуаре среды.