[实用新型]回路供电现场设备和回路接口电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于确定过程变量并经由双线电流回路向远程地点提供表示所述过程变量的测量信号的回路供电现场设备。本实用新型还涉及一种将来自双线电流回路的功率提供给回路供电现场设备的回路接口电路和方法。 

背景技术

现场设备(诸如雷达物位计)适用于测量产品的高度，所述产品诸如过程流体、颗粒料及其他材料。这样的雷达物位计的示例可以包括：微波单元，用于向表面传送微波并且接收从表面反射的微波；处理电路，其被设置成与微波单元通信并基于传送的微波和接收到的微波之间的关系来确定高度；接口，用于在所述雷达物位计的外部连接处理电路；以及功率管理电路，其为微波单元和处理电路提供运行功率。 

为了确保接收到的回波具有符合要求的信号电平，发射的微波必须具有足够的功率电平。处理接收信号也需要足够大的功率，并且在某些情况下在处理期间会增加处理器的时钟频率以便于能够高速计算。综合地，这导致了在测量周期的某些部分期间的功率的增加需求。对于调频连续波(FMCW)系统，功率需求尤其高。然而，因为在上文所讨论的现场设备以及其他的现场设备中，能量通常为稀缺性资源，所以在实际中实现功率供给是相对困难的。 

特别地，有限的可用功率在使用双线电流回路来进行通信及供电的系统中是个问题。用于测量罐内的高度的雷达物位计以及其他类型的现场设备通常可以借助于双线接口与远程地点(诸如控制室)通信，在该双线接口中，只有两条线既用于为传感器提供有限的功率又用于传达现场设备所确定的表示过程变量的测量信号。接口可以是具有或不具有叠加数字通信的4-20mA工业回路，或是其他的双线现场总线，例如基金会现场总线(FF)或过程现场总线(Profibus)。 

回路供电现场设备因此需要既能够向双线电流总线提供测量信号，又 能够从双线电流总线汲取用于现场设备的运行的功率。 

根据一个公知的配置，可控电流源和调节变换器沿双线控制回路串联。在这样的配置中，使用可控电流源将测量信号提供到双线电流总线，该可控电流源可以可控地控制双线电流回路上的直流电流和/或调制所述电流以提供数字数据，且调节变换器将调节后的输入电压转换成用于向现场设备供电的输出电压。 

对于各种现场设备，特别是各种新近的雷达物位计，上述配置不能够在所有运行情况/条件下向现场设备提供足够的功率。 

实用新型内容

本实用新型的目的是解决上述问题，并为回路供电现场设备提供更加有效的供电。 

根据本实用新型的第一方面，因此提供了一种用于确定过程变量并经由双线电流回路向远程地点提供表示过程变量的测量信号的回路供电现场设备。回路供电现场设备包括：用于确定过程变量的测量设备；用于将测量信号提供到双线电流回路并将来自双线电流回路的功率提供到测量设备的回路接口电路，其中回路接口电路包括：电流控制电路，该电流控制电路连接到双线电流回路及测量设备，电流控制电路可由测量设备控制以将测量信号提供到双线电流回路；第一转换器，该第一转换器具有与电流控制电路串联从而连接到双线电流回路的输入、以及用于向测量设备提供功率的输出；电压调节电路，该电压调节电路用于通过控制第一转换器的输入的输入电压将电流控制电路的电压调向期望电压。为此，电压调节电路可以连接到第一转换器，并且被配置以调节第一转换器的输入端的输入电压，从而将电流控制电路的电压调向期望电压。 

第一转换器将来自双线电流回路的输入功率转换成用于向测量设备供电的输出功率。为此，第一转换器可以被配置以将输入端的输入电压转换成输出端的输出电压。 

电压调节电路被设置成感测表示电流控制电路的电压的性质。从这个意义讲，电压调节电路可以说是被连接到电流控制电路。 

特别地，电压调节电路被配置成调节第一转换器的输入的输入电压从而在回路电压变化时将电流控制电路的电压调向期望电压。回路电压通常由远程主机确定，并且可以取决于特定配置而变化，例如取决于连接到双 线电流回路的现场设备的数量、回路线有多长等而变化等，和/或取决于连接到双线电流回路的现场设备的功耗而变化。 

“现场设备”应当理解为确定过程变量并且向远程地点传送表示过程变量的测量信号的任何设备。现场设备的示例包括用于确定过程变量诸如装料高度、温度、压力、流体流动等的设备。 

本实用新型基于如下实现：可以在确保电流控制电路总是存在足够的电压以用于从现场设备向远程地点提供测量信号的情况下，通过允许转换器的输入端的电压响应于回路电压的变化而变化，实现从双线电流回路到现场设备的简单而有效的供电。