[发明专利]用于确定和/或监控至少一个过程变量的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定和/或监控至少一个过程变量的装置，其 包括至少一个第一电子单元和至少一个第二电子单元。过程变量可以 例如是介质的料位、密度、粘度、压力、流量或pH值，其中介质优选 地是液体或松散材料。

背景技术

在过程及自动化技术中，测量仪表经常用于确定和/或监控过程变 量。如果待监控的介质或过程位于有爆炸危险的区域中，那么往往需 要流电隔离，以将在有爆炸危险的区域中(这通常是至少利用测量仪 表监控的过程)的测量仪表的接触介质的部分例如与供电部分或者与 操作人员的服务相隔离。为此，测量仪表往往具有两个电子单元，其 间提供这种流电隔离。通过这个隔离，通常操作传感器单元所必须的 能量以及数据(例如，测量数据)得到传输，其中数据甚至可以被双 向传输。在现有技术中，为此已经存在大量已知的方案；例如，参见 DE 2 321 900、EP 0 977 406A1或EP 0 927 982B1。然而，这些方案非 常复杂且昂贵。另一种可能是通过作为传递媒介的变压器来传输所需 的能量以及通过光耦传输数据，其中在流电隔离的每一侧上提供单元， 以能够实现双向的数据传输。这种“安全隔离”消耗大量空间，并且 因为元器件需求增加而昂贵。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种流电隔离，其能够实现电能以及 数据的传输，其中特别地，避免了现有技术中较高的空间需求以及较 高的成本。

本发明通过以下特征实现该目的：提供至少一个传输单元；该传 输单元设置在第一电子单元和第二电子单元之间；并且传输单元在第 一电子单元和第二电子单元之间传输电能和数据。

根据一个实施例，传输单元通过控制传输电能的频率，而将数据 从第一电子单元传输至第二电子单元。于是，从初级侧到次级侧，通 过能量传输的时序而进行数据传输。这样从第一电子单元传输至第二 电子单元的数据例如是第二电子单元测量或处理测量数据所需要的测 量参数或者监控函数，或者是用于保证第一电子单元已经正确接收第 二电子单元的数据的反馈。于是，在这个实施例中，数据方向总是在 朝向传感器单元的方向。一种数据传输的方式是，不同的频率配合不 同的开关状态，即，高频对应于达到预定料位，低频对应于低于预定 料位，在这个例子中，过程变量是料位。

根据一个实施例，为了将逻辑零从第一电子单元传输至第二电子 单元，传输单元在可预定的时间段上中断电能的传输并且/或者将电能 设置为可预定的值。于是，这是特殊的频率，其中传输逻辑零，作为 能量传输的中断，或者作为能量减少到一个特定的较小值。于是，这 个时序还可以用于传输数字一或零，或者用于例如发送具有相应较长 暂停或暂停之间节拍时间的一种莫尔斯码。

在一个实施例中，通过传输单元传输交流电压形式的电能并且根 据数据调制交流电压的频率，传输单元将数据从第一电子单元传输至 第二电子单元。这里，特别地，涉及传输交流电压，其频率自身承载 了要传递的信息。例如，当过程变量引起频率改变时，不同的频率与 不同的信息相关联，或者频率自身是信息。

在一个实施例中，通过传输单元根据数据调制第二电子单元从第 一电子单元得到的电流，传输单元将数据从第二电子单元传输至第一 电子单元。在这个实施例中，信息传输是从次级侧到初级侧。这个传 递是这样进行的：在次级侧，电流需求被根据要传输的信息而得到调 制，即，初级侧注意到在次级侧存在另外的电流需求。于是，对应于 约定的协议，信息被传输至初级侧。

在一个实施例中，传输单元用作第一电子单元和第二电子单元之 间的流电隔离。

在一个实施例中，提供至少一个传感器单元，其与第二电子单元 电连接。于是，第二电子单元在测量仪表中是实际传感器器件的组成 部分，负责执行测量并产生测量信号。相反，第一电子单元对于用户 提供关于能量、数据或在线维护的接口。

在一个实施例中，传输单元包括至少一个变压器。

在一个实施例中，在第二电子单元中提供至少一个缓冲电容器， 用于储存电能。当来自初级侧的能量传输为了传输逻辑零而中断时， 这个缓冲电容器特别具有优点。