[发明专利]具有隔离的功率提取本质安全脉冲输出电路的工业过程变量变送器

说明书

技术领域

本发明涉及测量过程变量并且提供输出的工业过程变量变送器。更具体地，本发明涉及提供表示过程变量的脉冲输出的这种过程变量变送器。

背景技术

工业过程变量变送器被用以感测工业过程中的过程变量。示例的过程变量包括流量、温度、电平、压力等。这种过程变量变送器通常耦合至过程控制回路，该过程控制回路用以将与所感测到的过程变量相关的信息发送回到中心位置。一种类型的过程控制回路携带与所感测到的过程变量相关的电脉冲。例如，一些类型的流量计利用脉冲输出电路发送流量相关信息。每个脉冲能够被校准至流量单位。因而，通过对在过程控制回路上被发送的脉冲数量计数可以监控流量总数。

在许多情况下，过程变量变送器必须遵循提供电路的多个方面上的设计约束的本质安全(IS)标准进行运行。本质安全标准赋予对器件的设计约束，以通过限制可用于引燃的能量来实现危险区域中电气设备的安全操作。这些约束对电路施加许多限制并且对工业过程变量变送器中的电路设计带来许多工程挑战。

发明内容

一种工业过程变量变送器包括配置成感测过程变量的过程变量传感器。测量电路耦合至过程变量传感器并且提供作为过程变量的函数的测量输出。输出电路包括配置成耦合至过程控制回路的回路连接。光学传感器从测量电路接收测量输出。开关装置响应于来自光学传感器的输出将脉冲应用于过程控制回路。电源电路用从过程控制回路和回路连接接收的电力为光学传感器、比较器和/或开关装置供电。

附图说明

图1是磁流量计的局部剖视图。

图2是图1的磁流量计的简化电路示意图。

图3是配置成响应于测量到的过程变量在过程控制回路上提供脉冲的脉冲输出电路的示意图。

具体实施方式

在许多方面，提供一种工业过程变量变送器，该工业过程变量变送器包括配置成在过程控制回路上提供脉冲输出的输出电路。输出电路包括电源电路，该电源电路配置成利用从过程控制回路接收的电力为输出电路供电。以下讨论涉及一种类型利用应用的磁场测量流量的流量计。然而，本发明能够应用到其它类型的流量变送器，其利用其它流量测量技术，诸如涡流、差压、科里奥利场等以及其它过程变量。

图1是磁流量计20的局部剖视图，在磁流量计20中本发明的实施例中特别有用。磁流量计20包括具有电绝缘衬套23的由低磁导率材料形成的流量管22、由线圈形成的电磁体26、铁磁芯或屏蔽件28和电极30、32。电磁体26和电极30、32被配线连接至变送器电路34。运行中，变送器电路用电流驱动电磁体26，并且电磁体26在流量管22内部产生由箭头所示的磁场36。过程液体21流动通过流量管22中的磁场，并且该流动在液体内感应出电动势(EMF，电压)。绝缘衬套23防止EMF从液体21泄漏至金属流量管22。电极30、32接触液体21并且获取或感测EMF，根据法拉第定律该EMF与流量管22中的液体21的流速成比例。

图2是磁流量计20的电路示意图。磁流量计20包括适于携带流动导电液体21的流量管22。线圈26靠近流量管22定位以响应于来自驱动电路152的驱动信号施加磁场至过程流体。电极30和32感测在液体21中产生的EMF。EMF与液体21的流动和所施加的磁场36相关。电极30和32通过差分放大器150耦合至测量电路154。测量电路154遵循已知技术提供与流动有关的输出。测量电路154可以包括例如适当编程或配置的微处理器或数字信号处理器(DSP)电路。

测量电路154的输出被提供至输出电路158，用于发送至远离磁流量计20的控制或监控电路。输出电路158提供脉冲输出。输出电路158的输出被显示耦合至过程控制回路160。例如图3中所示的，回路160可以是电流回路，在该电流回路上的脉冲输出被发送至一般情况远离流量计20定位的控制或监控电路180。