[发明专利]用于调整和监视信号电流的电路和含该电路的测量换能器

说明书

本发明涉及一种调整和监视代表目标值，特别是测量值或调整值的，信号电流的电路，以及具有这种电路的测量换能器。特别地，在工艺自动化技术中，采用测量变压器以利用这种信号电流输出例如4至20mA之间的测量信号。特别地，结合各种安全要求，例如SIL2（安全集成等级2），需要测量装置的传输功能块中的误差能被迅速并可靠地识别并用信号通知。专利公布DE102008001832A1中公开了一种测量换能器，其包括合适的监视功能。这里，在测量值的数字确定后，提供模拟所需值作为用于调整信号电流的电压值。评估信号电流流过其的旁路电阻上的电压降，以便确定实际流动的信号电流是否等于所需值。但是，所述现有技术不能确定所提供的所需值或流动电流是否确实等效于数字确定的测量值。旁路电阻上的确定的电压降的更新数字化确实能提供检验传输功能的另一可能性，但是这种运行模式有时太慢，特别是在动态运行中。

因此，本发明的目的是提供一种改进的用于信号电流的监视的电路以及具有这种电路的测量变压器。通过根据独立权利要求1的电路以及根据独立权利要求14的测量换能器，根据本发明将实现上述目的。

本发明提供了一种用于调整和监视信号电流的电路，该信号电流代表目标值，特别是测量值或调整值，其中该电路包括调整电路；以及监视电路，

其中调整电路包括：

用于输出根据目标值的受控电压的第一受控电压源；

用于借助电位计根据受控电压以及第一反馈电压调整信号电流的电流调整电路；

以及第一反馈路径，其具有信号电流流过其的至少一个第一电阻元件，其中电阻元件上的电压降或根据其的电流调整电路的一个电压被提供作为第一反馈电压；

其中根据本发明的监视电路包括：

用于输出根据第二目标值的受控电压的第二受控电压源；

用于确定第二受控电压和第二反馈电压之间偏差的模拟监视电路；

以及第二反馈路径，其具有信号电流流过其的电阻元件，其中电阻元件上的电压降或根据其的电流调整电路的电压被提供作为第二反馈电压。

在本发明的实施例中，第一受控电压源和第二受控电压源各包括用于积分脉宽调制参考电压的积分电路。在本发明的另一实施例中，两个积分电路都包括实质上相同的时间常数。

在本发明的另一实施例中，第一受控电压源和第二受控电压源各包括用于输出参考电压的参考电压源。

在一个可替换实施例中，受控电压源各包括同样都由参考电压源供电的d/a（数字-模拟）转换器。

在本发明的另一实施例中，电流调整电路包括借助其输出电压来控制晶体管电路的第一运算放大器，其中通过晶体管电路的电阻调整信号电流，其中第一运算放大器的输出电压取决于第一受控电压和第一反馈电压之间的偏差，其中监视电路包括借助其输出电压来用信号通知偏差的第二运算放大器，第二运算放大器的输出电压取决于第二受控电压和第二反馈电压之间的偏差。

在本发明的本实施例的另一扩展中，第一运算放大器的第一输入在电路运行中被连接至第一受控电压和第一反馈电压之和被连接至的节点，并且其中第一运算放大器的第二输入被连接至地。

在本发明的本实施例的另一扩展中，第一反馈电压在电路运行中连接至第一运算放大器的第一输入，并且第一受控电压连接至第一运算放大器的第二输入。

在本发明的本实施例的另一扩展中，第二运算放大器的第一输入在电路运行中被连接至第二受控电压和第二反馈电压之和被连接至的节点，其中第二运算放大器的第二输入被连接至地。

在本发明的本实施例的又一扩展中，第一反馈电压在电路运行中被连接至第二运算放大器的第一输入，其中第二受控电压被连接至运算放大器的第二输入。

在本发明的另一实施例中，在电路运行中，电阻元件上的电压降通过第一反馈路径被连接至电流调整电路而作为第一反馈电压，并且通过第二反馈路径被连接至监视电路而作为第二反馈电压。

在本发明的一个实施例中，电路还包括第二电阻元件，其相对于信号电流与第一电阻元件串联，其中第二电阻元件上的电压降或根据其的一个电压通过第二反馈路径被连接至监视电路而作为第二反馈电压。

在本发明的本实施例的又一扩展中，第二反馈路径包括差分放大器，其输出电压是第二电阻元件上的电压降的函数，其中差分放大器的输出电压通过第二反馈路径被连接至监视电路而作为第二反馈电压。

在本发明的一个实施例中，第一受控电压源和第二受控电压源各包括模拟开关，其中两个模拟开关都由微控制器的开关输出来控制，以便产生脉宽调制电压。