專利名稱:溫度感測和變送組件、可編程傳感器單元及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明申請涉及可編程溫度傳感器單元、用于可編程溫度傳感器單元的組 件、及其制造和使用方法。本發(fā)明申請可被具體地應(yīng)用為用于工業(yè)控制市場、 以及用于加熱、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)市場的可編程溫度傳感器單元,并且在 較佳的實施例中,其被嵌入于順應(yīng)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的外殼中并針對電流環(huán)路傳輸協(xié)議 提供電流形式的輸出信號,且更佳地提供與所感測溫度成線性的4毫安到20 毫安的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)輸出電流。
背景技術(shù):
電子溫度傳感器和變送器被用在工業(yè)控制和HVAC (加熱、通風(fēng)和空調(diào)) 應(yīng)用中以測量溫度并向用以控制溫度的裝置提供電信號。這些應(yīng)用中的傳感器 通?;诎惭b在附連至連接頭的金屬管中的電阻式溫度檢測器(RTD)或熱敏 電阻。RTD或熱敏電阻傳感器具有兩根或多根絕緣線,該絕緣線穿過管并連接 至安裝在連接頭中的變送器上的接線盒,或變送器抽頭線。變送器使傳感器電 偏壓、測量傳感器輸出、以及生成可被變送的輸出??删幊套兯推骺捎杀绢I(lǐng)域 中的用戶編程為生成對應(yīng)于用戶應(yīng)用的特定傳感器溫度范圍的輸出。最常用的 變送器輸出之一是4毫安到20毫安的電流環(huán)路。此電流環(huán)路被用于將變送器 連接至可遠距離定位的控制裝置而不會因連接線中的電阻喪失準(zhǔn)確度。傳感器 管的長度和直徑取決于應(yīng)用的溫度測量需要而不同。許多工業(yè)溫度探針使用保 持工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN B型變送器外殼的連接頭。許多HVAC應(yīng)用使用保持微型變 送器外殼的連接頭。
1
發(fā)明內(nèi)容
作為制作其發(fā)明的一部分,本發(fā)明人認識到現(xiàn)有技術(shù)可編程溫度傳感器-變送器布置是昂貴的,且需要在現(xiàn)場組裝(例如,用絞編型連接、螺釘連接等 將溫度傳感器連接到變送器。)?;ㄙM是由這樣一個事實導(dǎo)致的溫度傳感器 必須滿足由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的嚴(yán)格電特性,并且在制造過程期間必須進行激光調(diào) 阻以滿足該標(biāo)準(zhǔn)。激光調(diào)阻工藝是昂貴且耗時的。另外,溫度傳感器的一部分 即使在進行激光調(diào)阻工藝之后也將不能滿足標(biāo)準(zhǔn),因此必須被拋棄。這由于傳 感器不滿足標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致較低的產(chǎn)率以及增加的成本。在類似方式中,變送器還 必須滿足相應(yīng)的工藝標(biāo)準(zhǔn),后者導(dǎo)致較低產(chǎn)率和增加的成本。發(fā)明人已通過發(fā) 明可編程溫度感測和變送組件——其包括安裝到公共柔性電路襯底的溫度傳 感器和可編程變送器且任選地具有附加元件——解決了這些問題。溫度傳感器 向可編程變送器提供了表示其感測的溫度的電信號變送器,并且所述可編程變 送器從其生成表示感測溫度的輸出電信號,但是與溫度傳感器的輸出信號相 比,前者基本上關(guān)于溫度更成線性??删幊套兯推魈峁┝私邮兆詼囟葌鞲衅鞯?輸入信號與其輸出信號之間的映射,并且包括實現(xiàn)該映射的電路。映射電路可
編程為在將傳感器的輸出信號映射到變送器的輸出信號時提供靈活性。在將溫 度傳感器和變送器安裝到公共柔性電路襯底后,用已知映射設(shè)置變送器,并將 組件曝露于多個已知溫度,并且在己知溫度下測量變送器的輸出。在隨后檢查 測得的結(jié)果,并生成提供變送器的輸出信號與溫度之間基本上線性的關(guān)系的新 映射,并且將新映射編程到變送器的映射電路中。測得結(jié)果可被存儲在 EEPROM中并且可被用來在最終應(yīng)用(例如,在現(xiàn)場)編程變送器以提供變 送器的輸出信號與最終應(yīng)用所需的特定傳感器溫度范圍之間基本上線性的關(guān) 系。測量和編程步驟補償溫度傳感器、變送器(例如,模數(shù)轉(zhuǎn)換器或變送器中 的電壓基準(zhǔn))、以及耦合至變送器的任何元件(例如,感測環(huán)路電阻)中存在 的不準(zhǔn)確和非線性。相應(yīng)地,溫度傳感器和可編程變送器可包括便宜的不精確 元件,由此降低成本。相應(yīng)地,組裝、測量和初始編程步驟全部可在工廠環(huán)境 中發(fā)生,以及進一步在制造組裝線上發(fā)生,由此通過大規(guī)模制造進一步降低成 本。在這點上,可在柔性電路材料的公共片上形成多個組件,對其進行測試和編程,并在其后彼此分開以進一步降低制造成本。柔性電路襯底在隨后使得經(jīng) 編程的組件能夠被容易地插入單獨溫度傳感器外殼而無需在J見場進行連接。
寬泛而言,本申請的第一組發(fā)明包括溫度傳感器和可編程變送組件,該組 件包括柔性電路襯底、溫度傳感器和可編程變送器。該柔性電路襯底包括具 有第一區(qū)和第二區(qū)的聚合物薄片;置于第一區(qū)中用于電耦合至至少溫度傳感器 的第一多個互連焊盤、置于第二區(qū)中用于電耦合至可編程變送器的第二多個互 連焊盤、以及從第一多個互連焊盤的至少之一延伸到第二多個互連焊盤的至少 之一的第一電跡線。溫度傳感器被安裝到第一多個互連焊盤的至少之一并電耦 合至至少第一電跡線。溫度傳感器被調(diào)整成感測溫度并生成表示其周圍的溫度 (在本文中稱為"感測溫度")的輸出信號。可編程變送器被安裝到第二多個互 連焊盤中的至少多個并電耦合至至少第一電跡線??删幊套兯推骶哂杏靡越邮?表示感測溫度的信號的輸入,以及用以提供表示感測溫度的輸出信號的輸出。 在優(yōu)選實施例中,可編程變送器包括映射電路,該映射電路提供其輸入溫度信 號與其輸出溫度信號之間的靈活映射,在優(yōu)選實施例中,該輸出溫度信號可由
用戶在現(xiàn)場編程為任意傳感器溫度范圍。
更寬泛而言,本申請的第二組發(fā)明包括溫度傳感器單元,該單元包括具有 至少一個小孔的外殼,以及根據(jù)本申請的第一組發(fā)明的溫度感測和可編程變送
組件。溫度感測和可編程變送組件的第一部分被置于外殼中,而第二部分被設(shè) 置成通過至少一個小孔,并且組件的溫度傳感器被置于外殼的外部。
更寬泛而言,本申請的第三組發(fā)明包括一種制作溫度感測和可編程變送組 件的方法,該方法包括容納柔性電路襯底,該柔性電路襯底具有帶有安裝于 其中的第一多個互連焊盤的第一區(qū)和帶有安裝于其中的第二多個互連焊盤的 第二區(qū);將溫度傳感器安裝到柔性電路襯底的第一區(qū);以及將可編程變送器安 裝到柔性電路襯底的第二區(qū)。
更寬泛而言,本申請的第四組發(fā)明包括一種設(shè)置根據(jù)本申請的第一組發(fā)明 的溫度感測和可編程變送組件的方法,其中該溫度感測和可編程變送組件包括 具有可編程映射電路的變送器,該映射電路提供變送器的輸入溫度信號與變送 器的輸出溫度信號之間的靈活映射。該方法包括在可編程變送器已將已知的第 一映射設(shè)置在其映射電路中的情況下將組件的至少溫度傳感器曝露于多個不同溫度,以及在多個不同溫度下測量可編程變送器的輸出信號的值。該方法 還包括從測得值和不同溫度生成第二映射,該第二映射提供了由溫度傳感器所 感測的溫度與變送器電路的輸出信號之間基本上線性的關(guān)系。該方法還包括用 第二映射編程變送器的映射電路。本方法的優(yōu)選實施例包括保存可編程變送器 的測得值,以使得不同傳感器溫度范圍的附加映射值可被編程到可編程變送器 的映射電路中。
更寬泛而言,本申請的第五組發(fā)明包括包括一種制作溫度傳感器單元的方 法。該方法寬泛地包括將根據(jù)本申請的第一組發(fā)明的溫度感測和可編程變送組 件的第一部分置于外殼內(nèi),以使得組件的第二部分穿過外殼的小孔,以及使得 組件的溫度傳感器被置于外殼的外部。組件的第一部分具有可編程變送器。
相應(yīng)地,本申請的一個或多個發(fā)明的目標(biāo)在于,使得能夠制造低成本電子 溫度傳感器單元。
本申請的一個或多個發(fā)明的另一目標(biāo)在于,使得能夠提供不要求手動地將 溫度傳感器電線連接到變送器單元的電子溫度傳感器單元。
本申請的一個或多個發(fā)明的另一目標(biāo)在于,使得能夠提供一種電子溫度傳 感器單元,這種溫度傳感器單元提供適用于電流環(huán)路傳輸協(xié)議中的輸出信號, 并且基本上作為所感測溫度的線性函數(shù)的輸出電流較佳地在從4毫安到20毫 安的范圍內(nèi)。
本申請的一個或多個發(fā)明的另一目標(biāo)在于,使得能夠提供一種組裝在柔性 電路襯底上作為組件的電子溫度傳感器和變送器,其中該組件可被安裝在單獨 的變送器外殼中,該外殼在尺寸上與現(xiàn)有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)相一致且相兼容。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,根據(jù)以下本發(fā)明的詳細描述、附圖和所附權(quán)利 要求,本發(fā)明的這些和其他目標(biāo)將變得顯而易見。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的示例性可編程溫度傳感器單元的平面圖, 該傳感器單元包括置于柔性電路襯底上的溫度傳感器、可編程變送器部分和輸
出部分,并且可編程變送器和輸出部分被安裝在DINB型兼容外殼中。
圖1A是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的柔性電路襯底上持有可編程溫度傳感器單元的可編程變送器電路的部分的平面圖。
圖IB是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的柔性電路襯底上持有溫度傳感器單元的 輸出組件和編程插座的部分的平面圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的可編程變送器部分和輸出部分中示例性 電路的示意性表示。
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的具有兩個串聯(lián)連接的半導(dǎo)體(例如,硅)
二極管的示例性溫度傳感器的示意性表示。
圖2B是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的具有一個半導(dǎo)體(例如,硅)二極管的 示例性溫度傳感器的示意性表示。
圖2C是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的具有電阻式溫度檢測器(RTD)或熱敏 電阻的示例性溫度傳感器的示意性表示。
圖2D是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的可編程變送器的示例性電路的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的安裝在傳感器管和DIN B型兼容變送器 外殼中的示例性柔性溫度感測和可編程變送電路組件的三維視圖。
圖4是用在本發(fā)明的至少之一中的DIN B型兼容可編程變送器外殼底部 的三維視圖。
圖5是用在本發(fā)明的至少之一中的DIN B型兼容可編程變送器外殼上部 的三維視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的安裝在微型變送器外殼中的柔性溫度感 測和可編程變送電路組件的三維視圖。
圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的至少之一的微型可編程變送器外殼的內(nèi)部的 三維視圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的柔性電路襯底的陣列的平面圖。 圖9是根據(jù)本發(fā)明的至少之一的使得可編程溫度傳感器單元能夠被現(xiàn)場 重新編程的程序設(shè)計系統(tǒng)的立體圖。
具體實施例方式
在以下描述中,闡述各個具體細節(jié)是為了提供對本發(fā)明的特定實施例的更 透徹的描述。然而,可在沒有以下給出的所有具體細節(jié)的情況下實踐本發(fā)明是顯而易見的。在其它實例中,沒有描述眾所周知的特征以避免模糊本發(fā)明。
現(xiàn)在參看附圖,圖1描繪了適用于工業(yè)控制溫度感測應(yīng)用的溫度感測和變
送組件10和DIN B型兼容外殼30。組件10包括柔性電路襯底以及在多個互 連墊片處附連到其的多個元件(如下所描述的)。柔性電路襯底包括聚合物薄 片,以及形成于該聚合物薄片的一個表面上——并且較佳地在頂面和底面 上——的多個電跡線和互連焊盤。組件IO包括以下部分傳感器探針部分22,
其毗鄰變送器部分12的左側(cè);輸出部分15;以及互連部分14,其橫跨在變送
器部分12的左側(cè)與輸出部分15之間。部分12和15以及它們之間由部分14 提供的連接提供了可編程變送器。在圖1中所示的視圖中,示出了變送器部分 12的背表面13。附連到變送器部分12的前表面的各個元件以及該前表面的詳 細視圖在圖1A中示出并在以下更詳細地描述。輸出部分15的詳細視圖在圖 1B中示出并在以下更詳細地描述。
表面安裝溫度傳感器21被安裝在組件10的傳感器端部20上并連接到組 件IO上的導(dǎo)電跡線lla和11b。將組件10的傳感器部分22制成足夠窄——通 常比0.15英寸窄——以便使得能將其插入外徑為至少3/16英寸的金屬傳感器 管(在圖3的340處示出)。組件10的傳感器部分可制成各種長度——從幾 英寸到若干英尺——以針對工業(yè)控制應(yīng)用按需容納不同長度的傳感器管。如圖 1中所見的,組件10的一部分貫穿外殼30的入口孔31 。約0.4英寸x 0.5英寸 的通道門36可被打開以便在將傳感器端20安裝在傳感器管(未示出)并附連 到連接頭(未示出)之后允許組件10穿過入口孔31。在組件IO迂回通過入口 孔31之后,關(guān)閉通道門36以提供遵照DINB型規(guī)范的0.280英寸的完成入口 孔。導(dǎo)電跡線lla和11b將傳感器21電連接至柔韌電路組件10的可編程變送 器部分12上的輸入Sl和S2 (在圖2的2A-2C中示出)。變送器部分12通過 導(dǎo)桿32a、 32b、 32c、 32d、 32e和32f固定在外殼30中。組件10在可編程變 送器部分12與輸出部分15之間的互連部分14具有7條導(dǎo)電跡線,后者在可 編程變送器電路12與輸出部分15之間連接信號B、 "+"、 VCC、 GND、"-"、 SC和SD?;ミB部分14繞過安裝孔34和35取道,以允許將輸出部分15定位 在外殼30的上部。輸出部分15通過導(dǎo)桿29a、 29b、 29c、 29d、 29e和29f固 定在外殼30中。輸出部分15中的元件包括可編程插座26、功率晶體管16、雙連接器接線板27 (在本領(lǐng)域中也稱為"雙位式"接線板)、橋式整流器28、 以及用以提供到外部串行通信總線的連接的串行接口跡線SC 25和SD 24。在 圖IB中更詳細地示出了這些組件,其中橋式整流器28的示例性實施例具有6 個引腳28a-28f,并且四個整流器置于這些引腳之間。接線板27可包括在圖1 中示出的螺旋端子27a和27a,或者可包括在圖3和6中示出的彈力端子27a 和27b。每個彈力端子包括導(dǎo)電巻簧,在該導(dǎo)電巻簧中可插入電線以擴展線圈 的半徑,這可使線圈發(fā)揮緊握并保持所插入電線的內(nèi)向力。彈力端子使得能夠 比螺旋端子更快速地連接到接線板27。與其它螺旋類端子相比,彈力端子在于 劇烈振動環(huán)境中維持電連接方面也是更好的。
一旦將可編程變送器部分12和輸出部分15放置并固定在外殼30中,組 件10在傳感器部分20 (即,傳感器探針部分22)與可編程變送器部分12的 任何額外長度(非需要長度)可被放置在外殼30的內(nèi)部。將外殼上部(在圖4 中示出)放置在外殼30上并用螺栓連接到DINB型兼容連接頭(未示出)以 完成與用在各種工業(yè)控制應(yīng)用中的現(xiàn)有溫度傳感器和變送器組件的形狀、適配 和功能相匹配的組件。關(guān)于外殼30的外徑的DIN B型規(guī)范是1.732英寸。關(guān) 于安裝孔34和35的DINB型規(guī)范是0.204英寸,而孔34與35之間中心到中 心距離為1.300英寸。在優(yōu)選實施例中,除接線板27之外,這種設(shè)計中的所有 元件皆處于表面安裝包裝中,以便于快速、低成本的自動化組件。
圖2示出了位于組件10的可編程變送器部分12 (圖1)和位于組件10 的輸出部分15中的輸出電路230的示意性表示。(電路200和230共同提供 可編程變送器。)變送器電路200包括可編程變送器芯片210、串行EEPROM 240、 JFET晶體管211、傳感器偏置電阻201和202、分壓器電阻203和204、 以及電流感測電阻205。輸出電路230包括四連接器編程插座26 (在本領(lǐng)域中 也稱為"四位置"編程插座)、中功率NPN晶體管16、雙連接器接線板27、以 及橋式整流器28。小跡線24和25提供分別到變送器芯片210和串行EEPROM 240的串行接口信號SD和SC的連接。變送器芯片210可通過由ZMD AG公 司制造并可購得的ZMD31050高級差分傳感器信號調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)。 ZMD31050是專用集成電路(ASIC),其具有用以在引腳VI和V2處接收差 分輸入信號的差分輸入、和用以在引腳B提供輸出信號的輸出,該輸出可被配
19置成生成相對于輸入信號變化并在4毫安與20毫安之間的范圍內(nèi)的電流信號。 映射電路基于輸入信號和映射生成輸出信號。映射可被視為對每個輸入值生成 一輸出值的數(shù)學(xué)函數(shù)D該數(shù)學(xué)函數(shù)由多個參數(shù)來定義,這些參數(shù)可被非易失性
地編程到變送器芯片210的映射電路中。示例性數(shù)學(xué)函數(shù)可采用具有以下形式
的三次多項式的形式
輸出信號=Ao + A^(輸入信號)+ A^(輸入信號)2 +八3*(輸入信號)3 [1] 其中Ac、 A。 A2和A3是數(shù)字系數(shù),這些系數(shù)的表示可被非易失性地編程 到變送器芯片210的映射電路中。
在工作中,外部4毫安到20毫安的電流環(huán)路被分別連接到IL1和IL2端 子27a和27b以向電路提供功率。電流環(huán)路電壓通常在10到30伏的范圍內(nèi)。 端子27a (IL1)和27b (IL2)被分別連接到輸出電路230的橋式整流器28的 AC節(jié)點28c和28d (在圖1B和圖2中示出)。這允許電流環(huán)路電壓以任一極 性連接到端子27a (IL1)和27b (IL2)。橋式整流器28在引腳28b和28e的 "+"輸出被連接到柔性電路10的"+"跡線19,這將正電壓施加到JFET晶體管 211的漏極212 (在圖1A和圖2中示出)。橋式整流器在引腳28a和28f的"-" 輸出被連接到柔性電路10的"-"跡線17,這提供了電流向電路供電的回路。JFET 晶體管211是耗盡型N-FET,后者在柵極節(jié)點213最初處于0伏時導(dǎo)通。當(dāng)正 電壓被施加到漏極212時,JFET晶體管211的源極214上升直至達到耗盡閾 值Vtd。這使得Vref節(jié)點215上偏約+2V并啟動變送器芯片210的內(nèi)部Vref 電路。變送器芯片210在隨后控制柵極節(jié)點213上的電壓以便在節(jié)點215上提 供在3伏到5伏范圍內(nèi)有規(guī)則的Vref供應(yīng)。Vref節(jié)點215被連接到傳感器偏 置電阻201以向216處的傳感器端子Sl提供電流。傳感器偏置電阻202被連 接到傳感器端子S2并提供從該傳感器到大地220的電流路徑。(大地220被 設(shè)置在變送器芯片210的GND端子處,在感測電阻205的高電勢側(cè)。)傳感 器偏置電阻201和202被選擇成使所選的溫度傳感器器件(例如,圖1中的傳 感器21)偏置,以使得節(jié)點216上的電壓對于變送器芯片210的節(jié)點218處的 差分輸入VI而言處于合理的工作范圍內(nèi)。分壓器電阻203被連接在Vref節(jié)點 215與節(jié)點219的差分輸入V2之間。分壓器電阻204被連接在V2節(jié)點219 與大地220之間。分壓器電阻值被選擇成在節(jié)點219提供一電壓,隨著溫度傳感器從所感測的組件10預(yù)期操作的溫度范圍內(nèi)的最高變至最低溫度,該電壓 大致位于輸入VI上的最小和最大電壓的中間。變送器芯片210放大VI和V2
處的差分電壓輸入,并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。變送器芯片210還根據(jù)以上的式[1] 并基于存儲在非易失性存儲器中的系數(shù)A()-A3執(zhí)行偏移量、 一階、二階和三階 線性化校正,并且在節(jié)點221 (芯片的端子B)輸出一電壓以驅(qū)動NPN晶體管 16的基極。注意環(huán)路電流的一部分流過JFET晶體管211以對芯片210上電 并偏置電阻201和203,而環(huán)路電流的剩余部分流過由芯片210的輸出電路控 制的NPN晶體管16。由于從"+"跡線19到"-"跡線17的所有環(huán)路電流必須流 過感測電阻(Rs) 205,因此通過測量感測電阻205上的電壓準(zhǔn)確測量總環(huán)路 電流是可能的。芯片210的"-"端子222是高阻抗感測輸入,后者被連接到"-" 輸入跡線17和感測電阻205的一端。感測電阻205的另一端被連接到大地220。 因此。芯片210的輸出電路使用節(jié)點220與222之間的電壓(即,感測電阻205 上的電壓)來準(zhǔn)確地感測總環(huán)路電流和控制節(jié)點221 (芯片210的端子B)上 基極驅(qū)動電壓從而實現(xiàn)與感測溫度(傳感器輸出)有關(guān)的總環(huán)路電流。
串行接口信號SD 24和SC 25被連接到能夠與變送器芯片210和串行 EEPROM 240通信的測試系統(tǒng)。該測試系統(tǒng)使溫度傳感器21曝露于若干不同 溫度,測量變送器芯片210的電流輸出,并計算系數(shù)集合Ao、 A卜A2,以使 得變送器210的電流輸出信號將與溫度基本上成線性。當(dāng)進行了所有測量并計 算出系數(shù)時,測試系統(tǒng)借助串行接口信號SD24和SC25發(fā)出命令以將系數(shù)存 儲在變送器芯片210的非易失性存儲器中。該過程實際上比這更加復(fù)雜,并且 以下將給出詳細示例。在此示例中,測試系統(tǒng)能夠讀取原始測量值,并且無需 向芯片210呈現(xiàn)許多元件的初始值。在測試系統(tǒng)不能訪問原始測量值的實現(xiàn)中, 初始系數(shù)集合必須被設(shè)置(優(yōu)選地)或從芯片210中讀取。這提供了溫度傳感 器21的輸出到變送器210的輸出的第一映射,這使得溫度傳感器21在各個測 試溫度下的輸出可被計算出。初始系數(shù)集合被標(biāo)示為Ao" Au、 Aw和A3J。 通常,初始系數(shù)A^和Aw被設(shè)為零,而系數(shù)Aw和Au被用對其進行估計以 將輸入(其為溫度傳感器21的輸出)的全部范圍映射成落在輸出(其為芯片 210的輸出)的大部分范圍內(nèi)的值來設(shè)置。這有效地實現(xiàn)以高分辨率測量溫度 傳感器21的輸出。根據(jù)在已知測試溫度下的測得輸出值,以及根據(jù)由初始系數(shù)Aoj - Aw提供的初始映射,可計算出提供測得溫度與輸出電流之間基本上的
線性關(guān)系的系數(shù)集合。此系數(shù)集合被標(biāo)示為A。,c、 A^、 A^和A3,c;。
雖然已在以上例示了多項式校正,但是應(yīng)當(dāng)理解,變送器芯片210可使用 一個或多個可編程查找表,根據(jù)該査找表可從輸入值內(nèi)插出輸出值。
由于變送器芯片210被用于校正偏移量和非線性,因此不精確且未校準(zhǔn)的 設(shè)備可被用于溫度傳感器21。這使得表面安裝包裝中極低成本、容易獲得的硅 二極管將被用于感測器件代之以更昂貴的激光調(diào)阻RTD (電阻溫度器件)或熱 敏電阻。(對于高溫應(yīng)用,可使用砷化鎵面結(jié)型二極管。)使用半導(dǎo)體面結(jié)型 二極管還允許對溫度傳感器使用此類更簡單的偏置電路——在此情形中,僅電 阻201被連接到Vref。盡管此類簡單偏置電路導(dǎo)致電流隨傳感器電壓的改變而 改變——這使得傳感器輸出稍微更非線性,但是這種非線性被與傳感器的非線 性相組合并且在測試期間使用二階和三階校正(例如,使用非零值的Aw和 A3,c)來校正兩者。由于傳感器器件和變送器在測試之前被永久地安裝在組件 10上,因此在測試時一同校正變送器和傳感器兩者的非線性。與使用分開校準(zhǔn) 或調(diào)阻的傳感器和變送器的現(xiàn)有技術(shù)方法相比,這顯著地提升了組合系統(tǒng)的溫 度測量的準(zhǔn)確度。
圖1A示出了圖2中例示的可編程變送器元件一般位于圖1中所示組件IO 的可編程變送器部分12的正面上的情形。這些元件較佳地用焊料附連到位于 變送器部分的正面上的互連焊盤。在圖1A中也示出了可編程變送器部分12 的信號SD、 SC、 "-"、 GND、 VCC、 "+"、和B,它們分別被連接到互連部分 14的跡線24、 25、 17、 220、 215、 19和221。
圖1B更詳細地示出了圖2中例示的輸出部分元件一般位于圖1中所示組 件10的輸出部分15中的情形。編程插座26具有四個引腳(也稱為"四位置") 26a、 26b、 26c和26d,它們分別被連接到跡線220、 215、 25和24,并且后者 又分別連接到信號GND、 "VCC"、 SC和SD。 NPN晶體管16具有B、 C、和 E引腳,它們分別連接到跡線221、 19、和220,后者又分別連接到信號B、 "+" 和GND。在本說明書的先前章節(jié)中給出了在輸出部分15中接線板27和橋式 整流器28連接的詳細描述。
圖2A示出了適于用作溫度傳感器21的示例性溫度傳感器250的示意性示圖。溫度傳感器250包括兩個串聯(lián)耦合的硅二極管。第一二極管253的陽極 被連接到端子251 (端子S1),第一二極管253的陰極以及第二二極管254的 陽極被連接在一起,而第二二極管254的陰極被耦合至端子252 (端子S2)。 端子251 (Sl)和252 (S2)被分別耦合至圖2中示出的變送器電路200的端 子216 (Sl)和217 (S2)。串聯(lián)的兩個二極管被選擇成在輸出電壓中提供每 攝氏度約4毫伏的合理的較大變化,并且在較高溫度下使端子216 (Sl)處的 電壓升至約0.8伏以上以防止變送器芯片210的輸入差分放大器降至最低點
(即,防止其輸出飽和)。在此配置中,電阻202 (R2)可被移除,并且變送 器輸入S2 (端子217)可被直接連接至圖2中的大地220。這將向芯片210的 輸入端V1 (端子218)施加關(guān)于溫度信號的全二極管電壓變化,并且還從變送 器電路省略一個表面安裝元件。
圖2B示出了適于用作溫度傳感器21的另一示例性溫度傳感器260的示 意性示圖。示例性溫度傳感器260包括單個硅二極管263。 二極管263的陽極 被耦合至端子261 (端子S1),而二極管263的陰極被耦合至端子262 (端子 S2)。端子261 (Sl)和262 (S2)被分別耦合至圖2中示出的變送器電路200 的端子216 (Sl)和217 (S2)。在諸如150攝氏度的較高溫度,硅二極管263 的正向電壓約為0.4伏,該正向電壓對于變送器芯片210的差分輸入端子V2
(219)(在圖2中示出)而言過低。在此情形中,需要調(diào)節(jié)圖2中的偏置電 阻202 (R2)以將端子V2 (219)上的最低電平上升至高于譬如0.8伏的最小 工作輸入電平。
圖2C示出了適于用作溫度傳感器21的另一示例性溫度傳感器270的示 意圖。溫度傳感器270包括阻抗溫度檢測器(RTD)或熱敏電阻。RTD是以公 知的穩(wěn)定方式與溫度幾乎成線性地改變阻抗的電阻。熱敏電阻是隨著溫度變化 在若干數(shù)量級上改變阻抗的電阻。兩種類型的傳感器都僅僅示意性地作為耦合 至端子271 (Sl)和272 (S2)——這兩個端子分別耦合至圖2中所示的變送 器電路200的端子216 (Sl)和217 (S2)——的電阻273。
變送器芯片(圖2中所示的)中的偏置電阻201 (Rl)和202 (R2)以及 偏移量(AQ,C)、增益(Aw)和高階校正因子(A2,c和A3,c)被調(diào)節(jié)成針對給 定溫度范圍適當(dāng)?shù)嘏c給定傳感器一起工作。示例性校準(zhǔn)和設(shè)置程序。參看圖2D,變送器芯片210使用模數(shù)(A/D) 轉(zhuǎn)換器281來將模擬傳感器電壓信號V1 (218)和V2 (219)轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸入 數(shù)。具有經(jīng)編程的A/D調(diào)節(jié)方程的數(shù)字處理器282使用A/D校準(zhǔn)寄存器284 中的A/D校準(zhǔn)系數(shù)來針對偏移量、斜坡、二階非線性和三階非線性對數(shù)字輸入 數(shù)執(zhí)行數(shù)字校正以產(chǎn)生經(jīng)校正的數(shù)字溫度數(shù)。數(shù)字溫度數(shù)最終將通過數(shù)模 (D/A)轉(zhuǎn)換器283轉(zhuǎn)換成模擬電流信號。然而,在此之前,經(jīng)校正的數(shù)字溫 度數(shù)還由具有經(jīng)編程的D/A調(diào)節(jié)方程的數(shù)字處理器282使用存儲在D/A校準(zhǔn) 寄存器285中的D/A校準(zhǔn)系數(shù)進行數(shù)字調(diào)節(jié)以產(chǎn)生輸出數(shù)字?jǐn)?shù)。D/A校準(zhǔn)系數(shù) 被用于校準(zhǔn)驅(qū)動4毫安到20毫安輸出電路230 (在圖2中示出)的D/A輸出B (端子221),以及用于對與變送器芯片210的溫度(通過使用片上溫度傳感 器)有關(guān)的D/A輸出變動執(zhí)行一階和二階校正。這些校正將補償芯片210的特 性、其基準(zhǔn)電壓和D/A轉(zhuǎn)換器283、以及感測電阻205 (在圖2中示出)中的 任何偏移量和非線性。
為了確定A/D校準(zhǔn)系數(shù),柔性組件10的傳感器部分22較佳地被置于經(jīng) 適當(dāng)控制的己知(準(zhǔn)確)溫度環(huán)境中,并且由分別連接到端子24和25上的串 行接口信號SD和SC的測試器使用串行接口 286讀取數(shù)字輸入數(shù)。使用第 一傳感器溫度一一較佳地接近全溫度測量范圍的中點——來測量可用于確定 偏移量A/D校準(zhǔn)系數(shù)的中點數(shù)字輸入數(shù)。使用第二傳感器溫度——較佳地在 全溫度測量范圍的一端——來測量可用于確定斜坡A/D校準(zhǔn)系數(shù)的第一端點 數(shù)字輸入數(shù)。如果期望二階A/D校正,則使用第三傳感器溫度——較佳地在全 溫度測量范圍的另一端(相反端)——來測量第二端點數(shù)字輸入數(shù),后者被用 于確定二階A/D校準(zhǔn)系數(shù)。如果期望三階A/D校正,則使用第四傳感器溫 度——較佳地在第一傳感器溫度與第二或第三傳感器溫度之間的中間處—— 來測量中間數(shù)字輸入數(shù),后者被用于確定三階A/D校準(zhǔn)系數(shù)。在測得所有所需 數(shù)字輸入數(shù)之后,測試軟件使用擬合算法(例如,最小平方擬合算法)來計算 A/D校準(zhǔn)系數(shù)并將該A/D校準(zhǔn)系數(shù)寫入變送器芯片210的非易失性存儲器287 中。此類擬合算法可在本領(lǐng)域中獲得并且可與以上所描述的ZMD31050聯(lián)用。
為了確定D/A校準(zhǔn)系數(shù),組件10的變送器部分13被置于第一變送器溫 度下的溫度室(temperature chamber)中,并且從片上溫度傳感器測得第一數(shù)字溫度數(shù)。來自片上溫度傳感器的數(shù)字溫度數(shù)將被稱為"ASIC溫度數(shù)"以將其 與前述數(shù)字輸入數(shù)區(qū)分開。第一輸出電流的初始典型D/A校準(zhǔn)系數(shù)數(shù)被寫入
D/A校準(zhǔn)寄存器285中。在第一傳感器溫度下使用組件的傳感器部分,通過連 接到4毫安到20毫安電流輸出端子27a和27b (在圖1中示出)的電流測量測 試系統(tǒng)測得輸出電流電平,并將其與第一傳感器溫度的期望輸出電流作比較。 例如,如果傳感器溫度處于跨距中點,則D/A輸出電流應(yīng)當(dāng)為12毫安,其正 好處于最小4毫安與最大20毫安的輸出電流電平之間的中間處。如果測得的 輸出電流高于第一傳感器溫度的期望輸出電流,則第一輸出電流的D/A校準(zhǔn)系 數(shù)數(shù)被減小,并被寫入D/A寄存器285中。隨后,由測試系統(tǒng)重新測量輸出電 流,將其與期望電平作比較,并調(diào)節(jié)系數(shù)數(shù),直至達成期望輸出電流電平。測 試軟件將第一數(shù)字ASIC溫度數(shù)和第一調(diào)節(jié)D/A校準(zhǔn)系數(shù)數(shù)記錄到表中。溫度 室在隨后被設(shè)成第二變送器溫度,并且從片上溫度傳感器測得第二數(shù)字ASIC 溫度數(shù)。由測試系統(tǒng)再次測量D/A輸出電流并將其與第一傳感器溫度的期望輸 出電流作比較。如之前那樣調(diào)節(jié)輸出電流直至達成期望輸出電流電平。測試軟 件將第二數(shù)字ASIC溫度數(shù)和第二調(diào)節(jié)D/A校準(zhǔn)系數(shù)數(shù)記錄到表中。這使得數(shù) 據(jù)處理器282能夠?qū)⒅悬c值保持在期望值,而不用管芯片210的溫度中的變化 如何。
接著,將傳感器溫度改變成第二傳感器溫度(其為溫度傳感器21的溫度 范圍的極值點),并且重復(fù)相同的D/A校準(zhǔn)程序以產(chǎn)生表的第三和第四數(shù)字 ASIC溫度和調(diào)節(jié)D/A校準(zhǔn)系數(shù)數(shù)。在此情形中,來自D/A轉(zhuǎn)換器的目標(biāo)輸出 電流是4毫安或20毫安,這取決于哪個溫度極值點被選中。這確保在溫度傳 感器21進入相應(yīng)溫度極值點時芯片的輸出電流將進入一個電流極值點,但是 無需確保在溫度傳感器21進入另一溫度極值點時輸出電流將進入另一電流極 值點。為了確保這種情況,可使用隨后描述的二階校正程序。
如果期望二階傳感器溫度校正,則在隨后將傳感器溫度改變成第三傳感器 溫度(其為溫度傳感器21的溫度范圍的另一極值點),并且重復(fù)相同的D/A 校準(zhǔn)程序以生成表的第五和第六數(shù)字ASIC溫度和調(diào)節(jié)D/A校準(zhǔn)系數(shù)數(shù)。在 ZMD31050芯片的產(chǎn)品資料中解釋了使用這些系數(shù)進行校正。
一旦為表生成所有所需的數(shù),測試軟件就使用擬合算法來計算D/A校準(zhǔn)系數(shù)并將該D/A校準(zhǔn)系數(shù)寫入變送器芯片210的非易失性存儲器287中。
一旦上電,非易失性存儲器287中的內(nèi)容就被檢索到A/D校準(zhǔn)寄存器284 和D/A校準(zhǔn)寄存器285中,以使得數(shù)字處理器282可在正常操作期間連續(xù)地執(zhí)
行數(shù)字校正。這些系數(shù)共同提供用在上式[l]中例示的映射函數(shù)中的系數(shù)Ao,c;、
A,c、 A2,c和A3,c。
當(dāng)校準(zhǔn)和設(shè)置完成時,變送器和輸出電路生成在4毫安到20毫安的范圍 內(nèi)的、并且為由組件的傳感器部分所感測的溫度的線性和準(zhǔn)確表示的輸出電 流。
由溫度傳感器20生成的輸出信號可被表征為在第一溫度跨距(例如,工 廠中測量的跨距)上具有偏離其值與所感測的溫度之間的第一線性關(guān)系達第一 百分比的值。此第一溫度跨距具有兩個端點,并且第一線性關(guān)系包括在溫度傳 感器的輸出在第一跨距的兩端點處具有的值之間繪制的直線。類似地,由可編 程變送器生成的輸出信號在第一溫度跨距上具有偏離其值與所感測的溫度之 間的第二線性關(guān)系達第二百分比的值。第二線性關(guān)系包括在變送器芯片的輸出 在第一跨距的兩端點處具有的值之間繪制的直線。在完成該校準(zhǔn)的情況下,第 二百分比顯著小于第一百分比。
圖3是安裝在傳感器管340和DIN B型兼容變送器外殼320中以提供可 編程溫度傳感器單元的示例性10的三維視圖。外殼320包括頂部321和底部 322。組件10的傳感器探針部分首先被插入傳感器管340,并且傳感器端部S (20)靠近或在傳感器管340的封閉端341定位。通過使用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)方法,使 用諸如MgO熱傳導(dǎo)粉末包裹傳感器端部S,并在隨后用環(huán)氧樹脂來密封傳感 器端部S以及在端部342處使用更多環(huán)氧樹脂以完全密封傳感器管340。組件 10的傳感器探針部分在342退出傳感器管340,并且通過連接頭(未示出)取 道至外殼320的底部322中的入口孔327。通過移除頂部321,組件10穿過入 口孔327——稍后在圖4中更詳細地示出了其示例,并且在隨后將可編程變送 器部分(在圖3中的附圖標(biāo)記12處示出)定位在外殼底部322的低處部分中。 組件10的可編程變送器部分12被安裝在支承結(jié)構(gòu)(在圖4中的402和403處 示出)上的外殼底部322中,且元件面向下。諸如零件號、溫度范圍和序列號 等信息可被打印在變送器部分12的背面,并在組件完成之后透過外殼頂部321中的矩形窗325觀看到(窗325可包括透明塑料的小孔或部分)。組件10的 輸出部分15在隨后被定位在底部322的上部分中,并且編程插座26和接線板 27被定位成使其分別通過頂部321中的小孔331和324裝配。一旦變送器部分 12和輸出部分15處于適當(dāng)位置,則組件10的任何額外長度可被放置在開口外 殼底部322中,并且外殼頂部321在此后被安裝在外殼底部322之上。接線板 27延伸通過頂部321中的小孔324,并提供對端子27a和27b的接入以連接至 外殼4-20毫安電流環(huán)路。如上所指示的,端子27a和27b可包括彈力連接器。 小孔331為接頭(未示出)提供對編程插座26的接入,以允許用戶在鉸鏈蓋 332如圖3中所示地打開時現(xiàn)場連接至組件10。鉸鏈蓋332被閉合,且通過該 鉸鏈蓋332上的互配合邊緣335和頂部321上的邊緣334保持閉合。鉸鏈蓋332 通過按壓正面335以釋放配合邊緣333和334來打開。外殼頂部321和底部322 具有接受一對用于將外殼320穩(wěn)固到連接頭(未示出)的安裝螺栓的左側(cè)孔328 和右側(cè)孔329。 接觸區(qū)326被設(shè)置在外殼頂部321的中心以使得傳感器管能 夠如某些探針配置中期望地通過進入孔327垂直延伸到外殼頂部321之上。
圖4是適于用作圖3中所示的外殼322的DIN B型兼容變送器外殼底部 400的三維視圖。底部400包括通道門410和接觸區(qū)411。當(dāng)鉸鏈通道門410 打開時,接觸區(qū)411約為0.4英寸x0.5英寸,其提供了足以穿過輸出部分15 以及附連的接線板27和編程插座26 (未在圖4中示出)——它們在柔性配件 制造期間通過底部400的下方焊接到該輸出部分——的空間。在將組件10穿 過開口接觸區(qū)411之后,鉸鏈通道門410被閉合,并且組件通過直徑為0.280 英寸——這遵循DINB型標(biāo)準(zhǔn)——的出入孔401。底部400還包括分別具有用 于組件的變送器部分12的導(dǎo)向槽的左側(cè)支承結(jié)構(gòu)402和右側(cè)支承結(jié)構(gòu)403。底 部400還包括分別具有用于組件的輸出部分15的導(dǎo)向槽的左側(cè)支承結(jié)構(gòu)404 和右側(cè)支承結(jié)構(gòu)405。底部400還包括分別用于安裝按照DIN B型規(guī)范在中心 處相隔1.30英寸(33毫米)定位的螺栓的左側(cè)孔408和右側(cè)孔409。按照DIN B型規(guī)范,底部400的外徑為1.73英寸(44毫米)。
圖5是適于用作圖3中所示的外殼321的DIN B型兼容變送器外殼頂部 500的三維視圖。頂部500包括允許觀看打印在可編程變送器部分的背面的信 息的矩形孔501,以及允許傳感器管按需向上延伸穿過的接觸區(qū)502。頂部500
27包括用以允許外部接頭(未示出)連接到編程插座的矩形孔503。用于覆蓋編
程插座的鉸鏈蓋510被附連到頂部500并包括與頂部500上的邊緣512相配合 以保持鉸鏈蓋510閉合的配合邊緣511。頂部510還包括用以允許接入接線板 以連接到外部4-20毫安電流環(huán)路電線(未示出)的孔504。頂部500還具有分 別用于將頂部500穩(wěn)固到外殼底部和連接頭的安裝螺栓的左側(cè)孔505和右側(cè)孔 507。外殼頂部500的尺寸與外殼底部向匹配,并遵循DINB型規(guī)范。
圖6示出了使用微型變送器外殼620的具有4毫安到20毫安的完整溫度 傳感器單元600的三維視圖。示例性組件10的傳感器端S被安置到傳感器管 640的閉合端,而可編程變送器部分12和輸出部分15被安裝在微型變送器外 殼620中。微型變送器外殼一般被用在HVAC市場中以配合內(nèi)部壁安裝或管 道安裝的溫度傳感器組件(未示出)。為了與HVAC市場中可得到的其它微 型變送器相兼容,外殼620的長度為1.5英寸,寬度為1.0英寸,而高度為0.67 英寸,并且直徑0.149英寸的安裝孔621被定位成與右側(cè)相隔0.5英寸而與較 低邊緣相隔0.25英寸。外殼620包括用以觀看打印在變送器部分12的背面上 的產(chǎn)品信息的矩形開口 622。外殼620具有用以配合接線板27的開口 623,該 接線板27在柔性配件制造期間被焊接到輸出部分15。接線板27包括用于連接 外部4-20毫安電流環(huán)路電線的兩個端子27a和27b。如以上所指示的,端子27a 和27b可包括彈力連接器。外殼620具有用以允許外部接頭(未示出)連接到 編程插座26的矩形孔626。用以覆蓋編程插座26的鉸鏈蓋627通過鉸鏈628 附連到外殼620的頂部,并且包括與外殼620的頂部上的邊緣630相配合以保 持鉸鏈蓋627閉合的配合邊緣629。
圖7示出了適于用作圖6中所示的微型變送器外殼620的微型變送器外殼 700的內(nèi)部的三維視圖。外殼700包括底部720和頂部710,后者通過用于將 頂部710連接到底部720的薄模塑塑料鉸鏈730向左翻轉(zhuǎn)打開。當(dāng)頂部710閉 合時,頂部710上的邊緣731和732與邊緣733和734相配合以保持鉸鏈連接 的頂部710與底部720相閉合。設(shè)置其上分別具有多個導(dǎo)向槽的左側(cè)支承結(jié)構(gòu) 721和右側(cè)支承結(jié)構(gòu)722來保持變送器部分。設(shè)置左側(cè)結(jié)構(gòu)723和右側(cè)結(jié)構(gòu)724 來使輸出部分保持適當(dāng)?shù)母叨?。設(shè)置安裝螺栓孔725以便通過從底部穿過的螺 釘或通過穿過微型殼體的螺栓來安裝微型殼體。微型外殼頂部710具有安裝螺栓孔711、變送器部分觀看孔712、用于接線板的孔和支承結(jié)構(gòu)713、以及用于 編程插座的接入孔714。鉸鏈蓋715被附連到微型外殼頂部710以覆蓋編程插 座。通過首先將傳感器端部S安裝在如稍后所描述的傳感器管640中來組裝微 型變送器探針。微型變送器外殼700被安裝到機箱或承梁板(未示出)并且頂 部710翻轉(zhuǎn)打開。來自傳感器管640的電線被定位在底部720的右側(cè),且組件 10的變送器部分12被放置在支承結(jié)構(gòu)721和722上,并且具有接線板和編程 插座的輸出部分15被放入接線板支承結(jié)構(gòu)713和接入孔714。隨后閉合頂部以 完成探針的組裝。
圖8示出了左側(cè)柔性組件810和右側(cè)柔性組件820的平面圖,這些組件各 自適用于先前所描述的組件的任一個(例如,組件IO)。組件810包括左側(cè)輸 出部分811、左側(cè)變送器部分812和左側(cè)傳感器部分813。組件820包括右側(cè) 輸出部分821、右側(cè)變送器部分822和右側(cè)傳感器部分823。左側(cè)和右側(cè)組件 被設(shè)計成一起裝配成陣列,以使得多個柔性組件可被緊密地放置在一個柔性面 板上。每個傳感器部分的寬度為0.15英寸,因此左側(cè)和右側(cè)配件的組合寬度為 0.30英寸。變送器和輸出部分必須比0.15英寸寬,以容納變送器芯片210、功 率晶體管16和輸出跡線17和18。變送器部分812與變送器部分822垂直偏移 開,因此變送器部分822可被制成0.23英寸,并且將左側(cè)傳感器部分813互連 到左側(cè)變送器部分812的窄部814被制成0.07英寸以便維持組合寬度為0.30 英寸。在輸出部分821和811上使用相同的布局技術(shù)以分別允許左側(cè)變送器部 分812為0.23英寸寬,右側(cè)輸出部分821為0.23英寸寬,以及左側(cè)輸出部分 811為0.23英寸寬。配件810和820的頂端分別包括一組跡線815和825,以 允許連接器將串行接口信號SC 24和SD 25以及"+"輸出17和"-"輸出18分別 連接到測試器進行測試。
陣列800示出了多對配件810和820,它們彼此靠近布置且其間沒有空間 以便于在柔性面板上裝配盡可能多的柔性配件810和820。(在典型實施例中, 大致30個此類配件被一起編組在單個柔性面板(柔性薄板)上)。多組跡線 805被用于將陣列800中的所有配件連接到測試器,因此在可在同時測試所有 配件。
第二示例性校準(zhǔn)和設(shè)置程序。公開了第二校準(zhǔn)和設(shè)置程序,它可與以上所標(biāo)識的ZMD芯片聯(lián)用,并且其通常優(yōu)于第一程序。如以上所指示的,ZMD芯 片在其端子VI和V2接收溫度傳感器的輸出作為差分輸入信號,并在其"B"引 腳(圖2中的引腳221)從該差分信號生成輸出信號,后者又經(jīng)由NPN晶體管 16設(shè)置電流環(huán)路中的電流。為了生成其輸出,ZMD芯片可被配置成連續(xù)地重 復(fù)以下四步驟過程。作為第一步驟,芯片使用A/D轉(zhuǎn)換器將差分輸入信號數(shù)字 化以生成輸入信號的數(shù)字表示——在以下的討論中稱為"Input (輸入),,。該芯 片還將來自其片上溫度傳感器的變送器溫度的模擬值數(shù)字化以生成變送器溫 度的數(shù)字表示——將稱為"Tt"。作為第二步驟,將經(jīng)數(shù)字化的值Input除以增 益因子Q,并將其加上偏移值Co以生成一中間值——將稱為"Y"。增益因子和 偏移量較佳地被選擇成使得在溫度傳感器20的預(yù)期工作溫度范圍上T跨越基 本上0與1之間的值范圍。還針對增益因子和偏移量中因變送器溫度的變動而 導(dǎo)致的變動校正中間值Y。此校正是有益的,因為芯片的基準(zhǔn)電壓Vref隨溫 度改變,這改變施加于傳感器20的電壓以及由A/D和D/A所用的電壓,還因 為不精確電阻RrR4和Rs將隨溫度而變化(其溫度被假定為與變送器的溫度相 同,因為它們彼此緊密接近地組裝在柔性電路襯底上)。第二步驟的結(jié)果可由 下式(2)來歸納,其中在方括號中示出了計及變送器溫度的校正 Input + Co +[C4*Tt +C5*Tt2 ]
Y =----------------------------------------- , (2)
C丄+ [C6*Tt+C7*Tt2]
其中Y的范圍基本上跨越O與l之間。C4是偏移量(Q))的一階校正系數(shù),
而Cs是該偏移量的二階校正系數(shù)。C6是增益因子(d)的一階校正系數(shù),而C7
是該增益因子的二階校正系數(shù)。
在這點上,中間值已對因可編程變送器電路引起的變動進行了校正,但是 尚未對由傳感器20感測的溫度與傳感器20的輸出信號(其已被數(shù)字化為信號 "Input")之間的非線性進行校正。作為過程中的第三步驟,此非線性通過對中 間值Y應(yīng)用二階和三階校正來校正,如式(3)所給出的
Output = Y*(l-C2-C3) + C2*Y2 + C3*Y3, (3)
其中C2是二階校正系數(shù)(類似于以上的A2系數(shù)),而C3是三階校正系數(shù)(類似于以上As系數(shù))。這生成稱為"Output (輸出)"數(shù)字信號,后者將被 用于在其"B"引腳(圖2中的引腳221)生成模擬輸出。以上式(3)的形式使 "Output"保持在0到1的范圍內(nèi)——只要Y的范圍在0與1之間。作為第四步 驟,數(shù)字值"Output"被提供給D/A轉(zhuǎn)換器以生成在其"B"引腳提供的模擬信號 (較佳地作為電流)。ZMD芯片每秒重復(fù)這四個基本步驟若干次以在其"B" 引腳(圖2中的引腳221)生成經(jīng)校正的溫度信號,后者又經(jīng)由NPN晶體管 16設(shè)置電流環(huán)路中的電流。
由ZMD提供的軟件程序被用于來自溫度傳感器單元的三個參數(shù)和16個 測得特性的集合中的校正系數(shù)CVC7。在表1中列出并解釋了這些參數(shù)和測得 特性。
參數(shù)
T4mA、 T20mA—分別指示期望傳感器系統(tǒng)要被編程為的最小和最大溫度 的參數(shù),以使得在傳感器溫度在T4mA時輸出電流為4毫安,而在傳感器溫度 為T20mA時輸出電流為20毫安。
Units (單位) 一指示T4m和T20mA是以攝氏還是華氏單位計(例如, UnitsK:對應(yīng)于攝氏,Units-F對應(yīng)于華氏)。 測得特性
Shm、 Slm、 Smm—在測試室中的傳感器分別處于高(TCh)溫、低(TC1) 溫、和中(TCm)溫下且變送器芯片處于中溫(TTm)下的情況下,提供給芯 片的輸入(端子V1和V2)的溫度傳感器信號的數(shù)字化值(A/D值)。
TCh、 TC1、 TCm—其中測得數(shù)字化傳感器值Shm、 Slm、 Smm的測試室 的測得溫度值。
Rh、 Rl、 Rm—在測試室中的傳感器分別處于高(TCh)溫、低(TC1)溫、 和中(TCm)溫下且變送器芯片處于中溫(TTm)下的情況下,提供給D/A轉(zhuǎn) 換器的輸入以分別實現(xiàn)高、低和中間輸出環(huán)路電流(諸如處于或接近20毫安、 4毫安和12毫安)的數(shù)字值。
Shl、 Shh—在測試室中的傳感器處于高(TCh)傳感器溫度下且變送器芯 片分別處于用以測量Shl的低溫(TT1)下以及用以測量Shh的高溫(TTh)下 的情況下,提供給芯片的輸入(端子VI和V2)的溫度傳感器信號的數(shù)字化值
31(A/D值)。
Sll、 Slh—在測試室中的傳感器處于低(TC1)傳感器溫度下且變送器芯片 分別處于用以測量Sll的低溫(TT1)下以及用以測量Sm的高溫(TTh)下的 情況下,提供給芯片的輸入(端子VI和V2)的溫度傳感器信號的數(shù)字化值(A/D 值)。
TTh、 TT1、 TTm—在其上測得數(shù)字化傳感器值Shh、 Slh、 Shl、 Sll、 Shm、 Slm和Smm的變送器高溫、中溫和低溫的測得值。TTh、 TT1和TTm的每一 個較佳地為芯片的內(nèi)部溫度傳感器在相應(yīng)溫度下的數(shù)字化值(A/D值)。
表I
在工廠中,參數(shù)T4mA和T20mA被設(shè)為溫度傳感器20力圖感測的最寬 溫度范圍,而Units參數(shù)被設(shè)為攝氏或華氏(攝氏通常是優(yōu)選的)。參數(shù)T4mA 禾口T20mA、 TCh、 TC1、 TCm、 TTh、 TT1以及TTm是以攝氏計的。而且,選 擇變送器的工作范圍(通常為-25。C到+75。C)。在隨后,可使用以下通用程序 來獲得測得特性。變送器通過連接器27a和27b上電,并被放置在處于接近期 望中溫值(例如,對于-25。C到75°C的范圍為+25。C)的溫度下的變送器溫度 室中。變送器室可以是常規(guī)恒溫器或者經(jīng)設(shè)置的溫差電敏器件。另外,變送器 被設(shè)成使用初始校正系數(shù)集合CQ-C7,這將使得變送器的D/A轉(zhuǎn)換器能夠提供 與所感測的溫度有關(guān)的輸出信號,以使得Rh、 Rm和Rl能被確定。(默認校 正系數(shù)可通過ZMD系數(shù)生成軟件程序使用默認值——其可基于現(xiàn)有設(shè)備的測 量——來計算出)。接著,使用芯片的A/D轉(zhuǎn)換器來測量值TTm。然后,通 過將溫度傳感器(例如,傳感器20)放置在傳感器測試室中,使該傳感器曝露 于等于或略高于T20mA的溫度,并測量特性TCh和Shm。傳感器室可以是用 泵控制至精確且均勻的溫度以循環(huán)浴液的常規(guī)液池,或者傳感器室可包括準(zhǔn)確 旱井設(shè)置。然后,測量電流環(huán)路的電流并將其與傳感器針對測得傳感器溫度 TCh將輸出的期望環(huán)路電流作比較。調(diào)節(jié)Rh值以使測得電流值為期望環(huán)路電 流值,計算新校正系數(shù)集合Q)-C7并將其加載到變送器中。(可通過ZMD系 數(shù)生成軟件程序使用最新Rh值、另外獲取的測得特性、以及尚未獲得的測得 特性的默認值來計算校正系數(shù)。)這些步驟較佳地被重復(fù)直至兩個連續(xù)的Rh 值落在預(yù)定容限內(nèi),且最后的值被存儲為測得特性Rh。變送器室的溫度在隨后被降至變送器的預(yù)期低溫TT1,并且測量特性TTl和Shl。接著,變送器室 的溫度在隨后被升至變送器的預(yù)期高溫TTh,并且測量特性TTh和Shh。
接著,使變送器室的溫度回到TTm,并且使溫度傳感器室的溫度等于或 略小于T4mA的值,并測量特性TC1和Slm??稍俅螠y量特性TTm,并與其先 前測得值一起取平均,但是在它接近其先前值的情況下,這并非必需的(這可 通過變送器室上的溫度控制電路來實現(xiàn))。隨后通過ZMD系數(shù)生成軟件程序 使用先前獲取的測得特性來計出新校正系數(shù)集合C。-C7以更新相應(yīng)默認值,并 將其加載到變送器中。然后,測量電流環(huán)路的電流并將其與傳感器將針對測得
傳感器溫度TC1輸出的期望環(huán)路電流——該環(huán)路電流為4毫安或接近4毫 安——作比較。調(diào)節(jié)Rl值以使測得電流值為期望環(huán)路電流值,在隨后使用此 最新Rl值計算出新校正系數(shù)集合QrC7,將其加載到變送器中,并如上所指示 地再次確定R1的值。(可通過ZMD系數(shù)生成軟件程序使用最新R1值、另外 獲取的測得特性、以及尚未獲得的測得特性的默認值來計算出校正系數(shù)。)較 佳地重復(fù)這些步驟,直至兩個連續(xù)的Rl值落在預(yù)定容限內(nèi),且最后的值被存 儲為測得特性R1。接著,變送器室的溫度被降至變送器的低溫TT1,并且測量 特性Sll??稍俅螠y量特性TT1,并與其先前測得值一起取平均,但是在它接近 其先前值的情況下,這并非必需的。接著,變送器室的溫度被升至變送器的高 溫TTh,并且測量特性Slh??稍俅螠y量特性TTh,并與其先前測得值一起取 平均,但是在它接近其先前值的情況下,這并非必需的。
接著,使變送器室的溫度回到TTm,并且使傳感器室的溫度接近T4mA 與T20mA之間的中點(即,0V(T4mA + T20mA)),并測量特性TCm和Smm。 可再次測量特性TTm,并與其先前測得值一起取平均,但是在它接近其先前值 的情況下,這并非必需的。隨后通過ZMD系數(shù)生成軟件程序使用先前獲取的 測得特性來計出新校正系數(shù)集合C()-C7以更新相應(yīng)默認值,并將其加載到變送 器中。然后,測量電流環(huán)路的電流并將其與傳感器將針對測得溫度TCm輸出 的期望環(huán)路電流——該環(huán)路電流為12毫安或接近12毫安一一作比較。調(diào)節(jié) Rm值以使測得電流值為期望環(huán)路電流值,在隨后使用此最新Rm值計算出新 校正系數(shù)集合Co-C7,將其加載到變送器中,并如上所指示地再次確定Rm的 值。(可通過ZMD系數(shù)生成軟件程序使用最新Rm值以及另外獲取的測得特性——但是沒有默認值——來計算出校正系數(shù)。)較佳地重復(fù)這些步驟,直至
兩個連續(xù)的Rm值落在預(yù)定容限內(nèi),且最后的值被存儲為測得特性Rm。
隨后將這些參數(shù)和測得特性提供給ZMD系數(shù)生成軟件程序,后者計算系 數(shù)CVC7,并存儲其以執(zhí)行以上與式(2)和(3)有關(guān)的步驟。而且,這些參數(shù)和測 得特性被存儲到串行EEPROM 240中,以使得能夠通過用戶在現(xiàn)場針對與出 廠時所編程的不同的溫度范圍(例如,T4mA到T20mA)重新編程溫度組件。 示例性重新編程過程。為了在現(xiàn)場將傳感器系統(tǒng)編程為期望溫度范圍,用 戶斷開傳感器系統(tǒng)與4-20毫安電流環(huán)路,并將串行接口適配器插頭插入傳感 器組件10上的編程插座26中。這可通過置于外殼中的組件10來完成。隨后, 用戶引導(dǎo)數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行以下步驟的啟動程序設(shè)計軟件程序
1. 接入串行接口以讀取先前在測試時存儲在串行EEPROM 240中的3個 參數(shù)和16個測得特性。
2. 提示用戶輸入期望溫度單位,即。C或。F。
3. 提示用戶分別輸入新的最小和最大傳感器溫度——T4mA'和T20mA', 以及期望Units值。
4. 如果選擇華氏單位,則在使用16個測得特性(其為攝氏)之前新的期 望T4mA'和T20mA'被轉(zhuǎn)換成攝氏。
5. 驗證新傳感溫度范圍落在于其上對傳感器系統(tǒng)進行測試的溫度范圍。
6. 接入串行接口以將期望單位和新溫度范圍參數(shù)保存在串行EEPROM中。
7. 從測得特性生成一組替換特性。較佳地,使用準(zhǔn)確二階和三階內(nèi)插法來 確保歸咎于這些計算的準(zhǔn)確度降低最小。
8. 使用ZMD軟件程序以及作為輸入的T4mA'、 T20mA'和替換特性來計 算8個新系數(shù)Q)-C7。
9. 接入串行接口以將新系數(shù)C。 - C7寫入變送器的非易失性存儲器中。 當(dāng)將傳感器系統(tǒng)與串行接口適配器斷開并連接到4毫安到20毫安電流環(huán)
路時,變送器將加電并自動輸出準(zhǔn)確地表示新傳感器溫度范圍的環(huán)路電流。以 上步驟的每一個皆可通過相應(yīng)指令集Al-A9來實現(xiàn),這些指令集在計算機可讀 介質(zhì)(在圖9中示出)上體現(xiàn)并被調(diào)節(jié)成指令數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行由相應(yīng)步驟指示的任務(wù)。數(shù)據(jù)處理器可由桌面計算機、手持式計算機、PDA、蜂窩電話等或其 等效物來提供。計算機可讀介質(zhì)可包括任何計算機可讀介質(zhì),包括但不限于-
易失性芯片存儲器、非易失性芯片存儲器、盤存儲、CD-ROM、 DVD、載波(例 如,因特網(wǎng)下載)及其等效物。
步驟7中生成的一組示例性替換特性可為如下。測得變送器溫度TTl、TTm 和TTh保持不變,因為無需改變變送器溫度的范圍來改變傳感器的溫度范圍。 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出值Rh、 Rm和Rl也不變,因為這些參數(shù)控制輸出環(huán)路電流 的范圍,其變化不超出4毫安到20毫安的范圍。然而,新傳感器溫度值TCh'、 TCr禾口TCm'分另U取代舊的領(lǐng)!l得溫度值TCh、 TC1和TCm,其中TCh'=T20mA, 而TC1'= T4mA'。將中間值TCm'選擇為T4mA'與T20mA'之間的確切中點并非 是優(yōu)選的。相反,較佳地,將中間溫度值TCm'選擇成如同Tm相對于TCl和 TCh那樣相對于T4mA'與T20mA'的相對位置,這可表達為 (TCm'-T4mA')/(T20mA'匿T4mA') = (TCm- TCl)/(TCh墨TCl),這給定TCm,= (T20mA'-T4mA')*(TCm- TC1)/( TCh-TCl) + T4mA'。最后,新數(shù)字化傳感器值 Shm'、 Slm'和Smm'分別取代Shm、 Slm和Smm,并且使用內(nèi)插來生成。而且, 值Shl'、 Shh'、 SU'和Slh'分別取代Shl、 Shh、 Sll和Slh,并且也使用內(nèi)插來生 成。
為了助益內(nèi)插,初始傳感器溫度TC1、 TCm和TCK新傳感器溫度TC1'、 TCm'和TC1',以及數(shù)字化傳感器值Shm、 Slm和Smm的歸一化值可如下生成 TC1N = (TCI - TCI) / (TCh - TC1) = 0 TCmN = (TCm - TCI) / (TCh _ TC1) = {0與1之間的值} TChN = (TCh _ TC1) / (TCh - TC1) = 1
TC1、 = (TC1, - TC1) / (TCh - TC1) = {0與1之間的值} TCm'N = (TCm' - TC1) / (TCh - TC1) = {0與1之間的值} TCh'N = (TCh' - TCI) / (TCh - TC1) = {0與1之間的值}
SlmN = (Slm — Slm) / (Shm - Slm) = 0
SmmN = (Smm - Slm) / (Shm — Slm) = {0與1之間的值}ShmN = (Shm — Sim) / (Shm — Sim) = 1 歸一化過程本質(zhì)上包括移位操作,繼之以定標(biāo)操作,并且其有助于從溫度 值(T)內(nèi)插出新傳感器值(S)。一種S與T之間的示例性內(nèi)插形式是S=T*(1-K) + K*T2,其具有二階準(zhǔn)確度。在這種形式中使用TCm!s和SmmN值,可得到K 如下K=(SmmN-TCmN)/(TCmN2-TCmN)。使用K以及以上內(nèi)插形式,新數(shù)字 傳感器值Slm'、 Smm'和Shm'的歸一化值可如下獲得
Slm'n = (1-K)*TC1'N + K*( TCI'n)2
Smm,n = (1-K)*TCm'N + K*(TCm'N)2
Shm'n = (l-K)*TCh'N + K*(TCh'N)2
新歸一化值可按如下再次解歸一化(解定標(biāo),繼之以解移位)
Slm' = (Slm'N)*(Shm - Sim) + Sim Smm' = (Smm,N)*(Shm — Sim) + Sim Shm' = (Shm'N)*(Shm — Sim) + Sim
新數(shù)字化溫度傳感器值sir和sih'旨在與在測試室中的傳感器處于新低傳
感器溫度TC1'下且變送器芯片分別處于用以測量su'的低溫(tti)下以及用以 測量Slh,的高溫(TTh)下的情況下提供給芯片的輸入(端子V1和V2)的數(shù) 字化溫度傳感器信號相對應(yīng)。為了獲得較好的逼近,可假定新傳感器值Sll'如 同新傳感器值Slm'對于初始測量溫度值Sim和Shm那樣處于相對于初始測得 傳感器值Sll和Slh的相對位置。(Sll'-Sliy(Slh-Sll) = (Slm'-Slm)/(Shm-Slm)= Slm'N。類似地,可假定新傳感器值Slh'如同新傳感器值Slm'對于初始測量溫 度值Sim和Shm那樣處于相對于初始測得傳感器值Sll和Slh的相對位置 (Slh'-Sliy(Slh-Sll) = (Slm'-Slm)/(Shm-Slm) = Slm'N??汕蠼膺@些等式以得到 Sir = (Slm'n) * (Shi —Sll) + Sll Slh' = (Slm'n) * (Shh-Slh) + Slh 新數(shù)字化溫度傳感器值Shl'和Shh'旨在與在測試室中的傳感器處于新高 傳感器溫度TCh'下且變送器芯片分別處于用以測量Shl'的低溫(TTI)下以及 用以測量Shh'的高溫(TTh)下的情況下提供給芯片的輸入(端子V1和V2) 的數(shù)字化溫度傳感器信號相對應(yīng)。為了獲得較好的逼近,可假定新傳感器值 Shl'和Shh'中的每一個如同新傳感器值Shm'對于初始測量溫度值Sim和Shm那樣處于相對于初始測得傳感器值Shl和Slh Shh相對位置。據(jù)此,之后可求
解Shl'和Shh'如下
Shl' = (Shm'N) * (Shl-Sll) + Sll Shh' = (Shm'N) * (Shh-Slh) + Slh
以上描述的指令#7 (以及在圖9中所示的)可包括適于引導(dǎo)數(shù)據(jù)處理器使 用以上步驟生成替換特性的指令。如果用戶不滿意他或她最初選擇的新溫度 范圍,則可使用新溫度范圍重復(fù)以上步驟。由于初始測得特性被存儲在 EEPROM240中,因此它們未丟失并且總是與對其進行測量的溫度傳感器和變 送器保持一致。
應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會,EEPROM240 (其為非易失性存儲器)可與變送器芯片210的 非易失性存儲器整合在一起。目前,ZMD芯片較佳地不具有足以供給存儲在 EEPROM 240中的數(shù)據(jù)的空間,但是預(yù)計ZMD將可提供ZME31050的后繼產(chǎn) 品,其將具有足以供給EEPROM240中的內(nèi)容的非易失性存儲器空間。
圖9示出允許用戶在現(xiàn)場重新編程傳感器系統(tǒng)卯l的完整程序設(shè)計系統(tǒng) 900。串行接口適配器902通過適當(dāng)電纜903連接到計算機904上的USB或串 行端口。串行接口適配器902向連接到4連接器插頭908 (四位置插頭)的4 連接器電纜905提供4個信號GND、 VCC、 SD和SC。將DIN B型殼體910 的蓋907打開,并且將插頭908插入編程插座(未示出)。蓋907較佳地借助 鉸鏈906與殼體910保持連接。軟件程序使用串行接口來讀取先前在先驗測試 (通常在工廠中完成)期間存儲在傳感器系統(tǒng)的EEPROM中的校準(zhǔn)常數(shù)。軟 件程序提示用戶輸入期望Tmin和Tmax、選擇期望單位(C或F)、以及在隨 后計算變送器的新系數(shù)CO - C7。軟件程序隨后使用串行總線來將新系數(shù)寫入 可編程變送器的非易失性存儲器中以完成將傳感器系統(tǒng)重新編程至新的期望 溫度范圍。在優(yōu)選實施例中,軟件程序包括以上描述的九個步驟,并且較佳地 包括在與計算機相關(guān)聯(lián)的計算機可讀存儲器上體現(xiàn)的九個指令集A1-A9。雖然 計算機904被示為桌面計算機,但是其可包括膝上型計算機、或運行Window CE (或等效操作系統(tǒng))的個人數(shù)字助理(PDA)或蜂窩電話、或者使用單個處 理器和I/O芯片組的專用手持式處理器。串行接口適配器902包括容易購買且 可被整合到專用手持式處理器中的相對簡單的電路。其可包括具有用于耦合至計算機處理器的USB端口以及用于向4根電纜905提供信號GND、 VCC、 SD 和SC的I2C端口的USB-I2C端口適配器。
雖然已參照所例示實施例描述了本發(fā)明,但是應(yīng)當(dāng)領(lǐng)會,可基于本公開作 出旨在落在本發(fā)明的范圍內(nèi)的各種改變、修改和改編。雖然已結(jié)合目前被認為 最實用和優(yōu)選的實施例描述了本發(fā)明,但是應(yīng)當(dāng)理解,本發(fā)明不限于所公開的 實施例,相反,其旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種修改和等效布 置。
權(quán)利要求
1. 一種溫度感測和變送組件,包括柔性電路襯底,其包括具有第一區(qū)和第二區(qū)的聚合物薄片、置于所述第一區(qū)中用于電耦合至至少一溫度傳感器的第一多個互連焊盤、在所述第二區(qū)中用于電耦合至可編程變送器的第二多個互連焊盤、以及從所述第一多個互連焊盤的至少之一延伸到所述第二多個互連焊盤的至少之一的第一電跡線;溫度傳感器,其被安裝到所述第一多個互連焊盤的至少之一并電耦合至至少所述第一電跡線,所述溫度傳感器被調(diào)整成感測溫度并生成表示感測溫度的輸出信號;可編程變送器,其被安裝到所述第二多個互連焊盤中的至少多個并電耦合至至少所述第一電跡線,所述可編程變送器具有用以接收表示所述感測溫度的信號的輸入,以及用以提供表示所述感測溫度的輸出信號的輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,由所述溫度傳感器生成的所述輸出信號在第一溫度跨距內(nèi)具有背離其值與所述感測溫度之間的第一線性關(guān)系達第一百分比的值,所述第一溫度跨距具有兩個端點,所述第一線性關(guān)系包括所述溫度傳感器在所述第一跨距的所述兩個端點上的輸出的值之間繪制的直線,其中由所述可編程變送器生成的所述輸出信號在所述第一溫度跨距內(nèi)具有背離其值與所述感測溫度之間的第二線性關(guān)系達第二百分比的值,所述第二線性關(guān)系包括所述可編程變送器在所述第一跨距的所述兩個端點上的輸出的值之間繪制的直線;以及其中所述第二百分比小于所述第一百分比。
3. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述溫度傳感器包括半導(dǎo)體面結(jié)型二極管。
4. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述溫度傳感器包括多個半導(dǎo)體面結(jié)型二極管。
5. 如權(quán)利要求4所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述多個半導(dǎo)體面結(jié)型二極管的至少兩個被串聯(lián)電耦合。
6.如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述可編程變送器的所述輸出信號是其值落在約4毫安到約20毫安的范圍內(nèi)的電流信號。
7. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述可編程變送器包括映射電路,所述映射電路從所述溫度傳感器的所述輸出信號生成所述可編程變送器的輸出信號,其中所述映射電路具有在將所述可編程變送器安裝到所述柔性電路襯底之后可被編程的至少一個方面。
8. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述柔性電路襯底還包括跨越所述柔性電路襯底的所述第一和第二區(qū)的部分,所述部分具有從所述第一區(qū)到所述第二區(qū)的長度以及與其長度成橫向的寬度,所述寬度小于所述長度。
9.如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,還包括偏置電路,所述偏置電路用小于100mA的電流偏置所述溫度傳感器。
10. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述可編程變送器的所述輸出信號是電流信號,并且其中所述組件還包括耦合至所述可編程變送器的輸出以感測環(huán)路電流的電流感測電阻,所述電流感測電阻是不精確元件。
11. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,還包括用于將所述組件連接到外部電流感測環(huán)路的兩個連接端子,以及設(shè)置在所述可編程變送器的所述輸出與所述連接端子之間的橋式整流器。
12. 如權(quán)利要求11所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述連接端子包括彈力連接器。
13. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,還包括用于將所述組件連接到外部電流感測環(huán)路的兩個連接端子,每個連接端子包括彈力連接器。
14. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述可編程變送器包括具有用以校正由所述溫度傳感器提供的所述信號的電路的處理器芯片、用以存儲由所述處理器芯片使用的校正參數(shù)的非易失性存儲器、以及調(diào)整成耦合至外部編程總線并調(diào)整成從其接收導(dǎo)致一個或多個校正參數(shù)將被存儲到所述非易失性存儲器中的信號的至少兩個總線端子,其中所述組件還包括用以接收數(shù)據(jù)編程總線的至少兩個連接器,所述至少兩個連接器被耦合至所述處理器芯片的相應(yīng)總線端子;以及與所述處理器芯片分開的第二非易失性存儲器,其具有至少兩個總線端子,所述總線端子被調(diào)整成耦合至外部編程總線以接收信號并被調(diào)整成從其接收導(dǎo)致將數(shù)據(jù)存儲在所述第二非易失性存儲器中的信號,其中所述第二非易失性存儲器的所述總線端子被耦合至所述至少兩個電連接器。14a.如權(quán)利要求14所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述第一和第二非易失性存儲器被整合在一起作為一個非易失性存儲器。
15. 如權(quán)利要求1所述的溫度感測和變送組件,其特征在于,所述可編程變送器包括具有用以校正由所述溫度傳感器提供的所述信號的電路的處理器芯片、用以存儲由所述處理器芯片使用的校正參數(shù)的非易失性存儲器、以及調(diào)整成耦合至外部編程總線并調(diào)整成從其接收導(dǎo)致一個或多個校正參數(shù)將被存儲到所述非易失性存儲器中的信號的至少兩個總線端子,其中所述組件還包括編程插座,其具有用以接收外部數(shù)據(jù)編程總線的至少一個連接器,所述至少一個連接器被耦合至所述處理器芯片的相應(yīng)總線端子。
16. —種溫度傳感器單元,包括具有至少一個小孔的外殼;以及根據(jù)權(quán)利要求1的溫度感測和變送組件;以及其中所述溫度感測和變送組件的第一部分被置于所述外殼中,而所述溫度感測和變送組件的第二部分被設(shè)置成通過所述至少一個小孔;以及其中所述組件的所述溫度傳感器被置于所述外殼的外部。
17. 如權(quán)利要求16所述的溫度傳感器單元,其特征在于,所述外殼包括DINB型順應(yīng)外殼。
18. 如權(quán)利要求17所述的溫度傳感器單元,其特征在于,靠近所述至少一個小孔設(shè)置鉸鏈門,所述鉸鏈門具有導(dǎo)致所述至少一個小孔具有第一區(qū)的閉合位置,以及導(dǎo)致所述小孔具有大于所述第一區(qū)的第二區(qū)的打開位置。
19. 如權(quán)利要求16所述的溫度傳感器單元,其特征在于,所述外殼包括底部和調(diào)整成可與所述底部分開的頂部,所述頂部具有在所述頂部被附連到所述底部時背向所述底部的正面,以及在所述頂部被附連到所述底部時面向所述底部的背面;其中所述底部包括調(diào)整成將所述溫度感測和變送組件的一部分保持在所述底部的第一區(qū)內(nèi)的一個或多個支承結(jié)構(gòu);其中所述頂部還包括調(diào)整成曝露所述第一區(qū)的一部分以在所述頂部被附連到所述底部時便于觀看的第二小孔。
20. —種適于DINB型外殼應(yīng)用的外殼,所述外殼包括具有背面、附連到所述背面的圓側(cè)面、和開口頂面的底部,所述圓側(cè)面具有遵循DINB型規(guī)范的直徑;調(diào)整成將被附連到所述底部以覆蓋所述底部的開口頂面的頂部;形成于所述底部的所述背面中的第一小孔,所述小孔具有遵循DIN B型規(guī)范的中心位置;以及形成于所述底部的所述背面中并與所述第一小孔毗鄰的鉸鏈門,所述鉸鏈門具有被調(diào)整成導(dǎo)致所述第一小孔具有遵循DIN B型規(guī)范的直徑和第一區(qū)的閉合位置、以及被調(diào)整成導(dǎo)致所述第一小孔具有大于所述第一區(qū)的第二區(qū)的打開位置。
21. 如權(quán)利要求20所述的外殼,其特征在于,所述頂部具有在所述頂部被附連到所述底部時背向所述底部的正面,以及在所述頂部被附連到所述底部時面向所述底部的背面;其中所述底部包括附連到所述底部的背面并調(diào)整成將電元件的至少一部分保持在所述底部的第一區(qū)內(nèi)的一個或多個支承結(jié)構(gòu);以及其中所述頂部還包括一窗口 ,所述窗口置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許所述第一區(qū)的至少一部分在所述頂部被附連到所述底部時將被觀看到。
22. 如權(quán)利要求21所述的外殼,其特征在于,所述電元件包括溫度感測和變送組件。
23. 如權(quán)利要求20所述的外殼,其特征在于,還包括一個或多個支承結(jié)構(gòu),其被附連到所述底部的背面并調(diào)整成將電元件的至少一部分保持在所述底部的第一區(qū)內(nèi);第二小孔,其被置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許訪問所述第一區(qū)的第一部分,所述第二小孔偏離所述頂部的正面的中心點;以及第三小孔,其被置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許訪問所述第一區(qū)的第二部分,所述第三小孔偏離所述頂部的正面的中心點。
24. 如權(quán)利要求23所述的外殼,其特征在于,還包括附連到所述頂部的鉸鏈蓋,所述鉸鏈蓋具有覆蓋所述第二小孔的閉合位置和曝露所述第二小孔的打開位置。
25. 如權(quán)利要求23所述的外殼,其特征在于,所述電元件包括溫度感測和變送組件。
26. 如權(quán)利要求20所述的外殼,其特征在于,還包括第二小孔,所述小孔被置于所述頂部的所述正面上并且基本上繞所述頂部的正面的中心點定位,所述第二小孔具有比DINB型規(guī)范關(guān)于所述第一小孔的直徑大的尺寸。
27. —種溫度傳感器外殼,包括具有背面、附連到所述背面的多個側(cè)面、以及開口頂面的底部;調(diào)整成將被附連到所述底部以覆蓋所述底部的開口頂面的頂部,所述頂部具有在所述頂部被附連到所述底部時背向所述底部的正面,以及在所述頂部被附連到所述底部時面向所述底部的背面;附連到所述底部的背面并調(diào)整成將電元件的至少一部分保持在所述底部的第一區(qū)內(nèi)的一個或多個支承結(jié)構(gòu);置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許所述第一區(qū)的至少一部分在所述頂部被附連到所述底部時將被觀看到的窗口。
28. 如權(quán)利要求27所述的溫度傳感器外殼,其特征在于,所述電元件包括溫度感測和變送組件。
29. —種溫度傳感器外殼,包括具有背面、附連到所述背面的多個側(cè)面、以及開口頂面的底部;調(diào)整成將被附連到所述底部以覆蓋所述底部的開口頂面的頂部,所述頂部具有在所述頂部被附連到所述底部時背向所述底部的正面,以及在所述頂部被附連到所述底部時面向所述底部的背面;附連到所述底部的背面并調(diào)整成將電元件的至少一部分保持在所述底部 的第一區(qū)內(nèi)的一個或多個支承結(jié)構(gòu);第一小孔,其被置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許訪問所述第一區(qū)的第一部分;以及第二小孔,其被置于所述頂部的所述正面上并被定位成允許訪問所述第一 區(qū)的第二部分。
30. 如權(quán)利要求29所述的溫度傳感器外殼,其特征在于,所述電元件包 括溫度感測和變送組件。
31. 如權(quán)利要求29所述的外殼,其特征在于,還包括附連到所述頂部的 鉸鏈蓋,所述鉸鏈蓋具有覆蓋所述第一小孔的閉合位置和曝露所述第一小孔的 打開位置。
32. —種用于制作溫度傳感器單元的方法,所述方法包括-(a) 容納具有第一部分、第二部分和置于所述第一和第二部分之間的第三 部分的柔性電路襯底,所述第二部分具有安裝于其上的溫度傳感器,所述第二 部分具有安裝于其上的變送器,所述變送器被調(diào)整成在被加電時生成表示感測 溫度的電信號;以及(b) 將柔性電路襯底的所述第一部分設(shè)置在外殼內(nèi)以使得組件的所述第 三部分通過所述外殼的小孔并使得所述溫度傳感器被置于所述外殼的外部。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,所述外殼具有帶有背面、 附連到所述背面的至少一個側(cè)面、開口頂面的底部,以及調(diào)整成將被附連到所 述底部以覆蓋所述底部的開口頂面的頂部,其中所述外殼的小孔位于所述底部 的背面上,其中所述外殼還具有形成于所述底部的所述背面并與所述小孔毗鄰 的鉸鏈門,所述鉸鏈門具有調(diào)整成導(dǎo)致所述小孔具有第一區(qū)的閉合位置和調(diào)整 成導(dǎo)致所述小孔具有大于所述第一區(qū)的第二區(qū)的打開位置,其中步驟(b)包括以 下步驟打開所述鉸鏈門;其后通過由所述打開的鉸鏈門與所述小孔形成的區(qū)域插入所述柔性電路 襯底的所述第一和第二部分之一;以及 其后閉合所述鉸鏈門。
34. —種用于制作溫度感測和變送組件的方法,所述方法包括(a) 容納柔性電路襯底,所述柔性電路襯底具有帶有設(shè)置于其中的第一多 個互連焊盤的第一區(qū)和帶有設(shè)置于其中的第二多個互連焊盤的第二區(qū);(b) 將溫度傳感器安裝到所述柔性電路襯底的所述第一區(qū);以及(c) 將可編程變送器安裝到所述柔性電路襯底的所述第二區(qū)。
35. 如權(quán)利要求34所述的方法,其特征在于,所述可編程變送器包括具 有可編程映射電路的芯片,所述映射電路提供所述芯片的輸入溫度信號與所述 芯片的輸出溫度信號之間的靈活映射,所述可編程變送器從所述芯片的輸出溫 度信號生成輸出溫度信號,并且其中所述方法包括以下步驟(d) 用第一映射編程所述變送器芯片的所述映射電路;(e) 在所述變送器芯片已將已知第一映射設(shè)置在其映射電路中的情況下將 所述組件的至少所述溫度傳感器曝露于多個不同溫度;以及(f) 在多個不同傳感器溫度下測量所述可編程變送器的多個特性,包括所 述變送器的輸出溫度信號。
36. 如權(quán)利要求37所述的方法,其特征在于,還包括(g) 從所測得特性和不同溫度生成所述芯片的映射電路的第二映射,并且 所述第二映射提供了由所述溫度傳感器所感測的所述溫度與所述可編程變送 器的所述輸出信號之間基本上線性的關(guān)系;(d)用所述第二映射編程所述變送器芯片的所述映射電路;
37. 如權(quán)利要求34所述的方法,其特征在于,所述可編程變送器包括具 有可編程映射電路的芯片,所述映射電路提供所述芯片的輸入溫度信號與所述 芯片的輸出溫度信號之間的靈活映射,所述變送器芯片的所述映射電路具有在 將所述變送器芯片安裝到所述柔性電路襯底之前就存儲在其中的第一映射,所 述可編程變送器從所述芯片的輸出溫度信號生成輸出溫度信號,并且其中所述 方法包括以下步驟(d) 在所述變送器芯片已將已知第一映射設(shè)置在其映射電路中的情況下, 將所述組件的至少所述溫度傳感器曝露于多個不同溫度;以及(e) 在多個不同傳感器溫度下測量所述可編程變送器的多個特性,包括所 述變送器的輸出溫度信號。
38. 如權(quán)利要求37所述的方法,其特征在于,還包括(f) 從所測得特性和不同溫度生成所述芯片的映射電路的第二映射,并且 所述第二映射提供了由所述溫度傳感器所感測的所述溫度與所述可編程變送器的所述輸出信號之間基本上線性的關(guān)系;以及(g) 用所述第二映射編程所述變送器芯片的所述映射電路。
39. 如權(quán)利要求34所述的方法,其特征在于,步驟(b)包括將所述溫度傳 感器表面安裝到所述柔性電路襯底的所述第一區(qū),并且其中步驟(c)包括將變送 器芯片表面安裝到所述柔性電路襯底的所述第二區(qū)。
40. —種用于制作多個溫度感測和變送組件的方法,所述方法包括(a) 容納柔性面板,所述柔性面板包括限定于其中的多個柔性電路襯底, 每個柔性電路襯底具有帶有設(shè)置于其中的第一多個互連焊盤的第一區(qū)和帶有 設(shè)置于其中的第二多個互連焊盤的第二區(qū);(b) 將多個溫度傳感器安裝到多個所述柔性電路襯底的所述相應(yīng)第一區(qū);(c) 將多個可編程變送器安裝到多個所述柔性電路襯底的所述相應(yīng)第二區(qū)。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,每個可編程變送器包括具 有可編程映射電路的芯片,所述映射電路提供所述芯片的輸入溫度信號與所述 芯片的輸出溫度信號之間的靈活映射,所述可編程變送器從所述芯片的輸出溫^:/士旦/4^占払山、、/0齒乂^且 卄口甘rb ^^士七、、止^n杯N m^E^-yx IFI " 工MKi"fflU 山恤/又 l口 7 , 7m六'i 〃i ciiju y i y少rt;(d) 用相對應(yīng)的第一映射編程至少多個所述變送器芯片的所述映射電路,所述相對應(yīng)映射彼此相同或相異;(e) 其后將耦合至所述多個變送器芯片的所述溫度傳感器曝露于多個不同 溫度;以及(f) 在多個不同傳感器溫度下測量所述多個變送器芯片的所述可編程變送器的多個特性,包括所述變送器的輸出溫度信號;(g) 對于所述多個所述變送器芯片的每一個,從所測得特性和不同溫度生 成該芯片的映射電路的相對應(yīng)第二映射,并且所述第二映射提供了由所述溫度 傳感器所感測的所述溫度與所述可編程變送器的所述輸出信號之間基本上線 性的關(guān)系;(h)對于所述多個變送器芯片的每一個,用其相對應(yīng)的第二映射編程所 述變送器芯片的所述映射電路。
42. 如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,每個可編程變送器包括具 有可編程映射電路的芯片,所述映射電路提供所述芯片的輸入溫度信號與所述 芯片的輸出溫度信號之間的靈活映射,所述變送器芯片的所述映射電路具有在 將所述變送器芯片安裝到所述柔性電路襯底之前就存儲在其中的第一映射,所 述可編程變送器從所述芯片的輸出溫度信號生成輸出溫度信號,并且其中所述方法包括以下步驟(e) 其后將所耦合的至少多個所述溫度傳感器的曝露于多個不同溫度;以及(f) 對于耦合至所述多個溫度傳感器之一的每個可編程變送器,在多個不 同傳感器溫度下測量所述可編程變送器的多個特性,包括所述變送器的輸出溫度信號;(g) 對于耦合至所述多個溫度傳感器之一的每個可編程變送器,從所測得 特性和不同溫度生成所述變送器芯片的所述映射電路的相對應(yīng)第二映射,并且 所述第二映射提供了由所述溫度傳感器所感測的所述溫度與所述可編程變送器的所述輸出信號之間基本上線性的關(guān)系;以及(h) 對于耦合至所述多個溫度傳感器之一的每個可編程變送器,用其相對 應(yīng)的第二映射編程所述變送器芯片的所述映射電路。
43. —種設(shè)置溫度感測和變送電路組件的方法,所述溫度感測和變送電路 組件具有帶有安裝到其的溫度傳感器的第一區(qū),以及帶有安裝到其的可編程變送器的第二區(qū),所述可編程變送器包括具有可編程映射電路的芯片,所述可編 程映射電路提供了所述芯片的輸入溫度信號與所述芯片的輸出溫度信號之間 的靈活映射,所述可編程變送器從所述芯片的輸出溫度信號生成輸出溫度信 號,所述方法包括(a) 在所述變送器芯片已將己知第一映射設(shè)置在其映射電路中的情況下, 將所述組件的至少所述溫度傳感器曝露于多個不同溫度;(b) 在多個不同傳感器溫度下測量所述可編程變送器的多個特性,包括所 述變送器的輸出溫度信號;(C)從所測得特性和不同溫度生成所述變送器芯片的映射電路的第二映 射,并且所述第二映射提供了由所述溫度傳感器所感測的所述溫度與所述可編 程變送器的所述溫度輸出信號之間基本上線性的關(guān)系;以及(d)用所述第二映射非易失性地編程所述變送器芯片的所述映射電路。
44. 如權(quán)利要求43所述的方法,其特征在于,還包括所述在執(zhí)行步驟(a) 的同時將所述變送器芯片曝露于基溫度的步驟。
45. 如權(quán)利要求43所述的方法,其特征在于,還包括所述在執(zhí)行步驟(a) 之前用所述第一映射編程所述變送器芯片的所述映射電路的步驟。
46. —種使得用戶能夠在現(xiàn)場改變溫度傳感器單元的感測范圍的方法,所 述方法包括以下步驟向所述用戶提供溫度傳感器單元,所述溫度傳感器單元包括在柔性電路襯 底上組裝在一起的溫度傳感器、可編程變送器、第一非易失性存儲器、第二非 易失性存儲器、和數(shù)據(jù)通信總線,所述數(shù)據(jù)通信總線被耦合至兩個存儲器和所 述可編程變送器,所述第一非易失性存儲器保持所述溫度傳感器單元的測得特 性集合,所述測得特性跨越第一溫度范圍,所述第二非易失性存儲器保持被所 述變送器用來從獲得自所述溫度傳感器的輸入信號生成輸出信號的校正系數(shù) 集合,從所測得特性計算出所述校正系數(shù)以提供所述輸出信號的第二溫度范圍,其中所述第二溫度范圍可與所述第一溫度范圍相異;制作可供所述用戶接入的所述數(shù)據(jù)通信總線。
47. 如權(quán)利要求46所述的方法,其特征在于,還包括 向所述用戶提供現(xiàn)場程序設(shè)計系統(tǒng),所述現(xiàn)場程序設(shè)計系統(tǒng)被調(diào)整成通過所述數(shù)據(jù)通信總線讀取存儲在所述第一非易失性存儲器中的測得特性,從所述 用戶接收溫度范圍,從測得特性和所述用戶提供溫度范圍計算出修訂校正系數(shù) 集合,以及將所述修訂校正系數(shù)存儲在所述第二非易失性存儲器中。
48. —種用于使用與溫度傳感器單元接口的處理設(shè)備編程所述溫度傳感 器單元的溫度范圍的計算機程序產(chǎn)品,所述溫度傳感器單元包括在柔性電路襯 底上組裝在一起的溫度傳感器、可編程變送器、第一非易失性存儲器、第二非 易失性存儲器、和數(shù)據(jù)通信總線,所述數(shù)據(jù)通信總線被耦合至兩個存儲器和所 述可編程變送器,所述第一非易失性存儲器保持所述溫度傳感器單元的測得特性集合,所述測得特性跨越第一溫度范圍,所述第二非易失性存儲器保持被所 述變送器用來從獲得自所述溫度傳感器的輸入信號生成輸出信號的校正系數(shù) 集合,從所測得特性計算出所述校正系數(shù)以提供所述輸出信號的第二溫度范 圍,其中所述第二溫度范圍可與所述第一溫度范圍相異,所述計算機產(chǎn)品包括 以下在計算機可讀存儲器上體現(xiàn)的元件(a) 被調(diào)整成指令數(shù)據(jù)處理器獲得存儲在所述第一非易失性存儲器中的測 得特性的第一指令集;(b) 被調(diào)整成指令數(shù)據(jù)處理器從所述用戶接收溫度范圍的第二指令集; (C)被調(diào)整成指令數(shù)據(jù)處理器從測得特性和所述用戶提供溫度范圍計算出修訂校正系數(shù)集合的第三指令集;以及(d)被調(diào)整成指令數(shù)據(jù)處理器向所述第二非易失性存儲器傳送所述修訂 校正系數(shù)的第四指令集。
49. 如權(quán)利要求48所述的計算機程序產(chǎn)品,其特征在于,步驟(b)包括被 調(diào)整成指令數(shù)據(jù)處理器從原始測得特性集合和接收自所述用戶的所述溫度范 圍生成替換測得特性集合的指令。
50. 如權(quán)利要求49所述的計算機程序產(chǎn)品,其特征在于,系數(shù)生成軟件 程序可用于所述可編程變送器的芯片,所述系數(shù)生成軟件程序從所述測得特性 集合生成由所述芯片使用的校正系數(shù)集合,其中所述步驟(b)還包括使用所述測 得特性的替換集合和接收自所述用戶的所述溫度范圍執(zhí)行所述系數(shù)生成軟件 程序。
51. —種計算機設(shè)備,包括 權(quán)利要求48的所述計算機程序產(chǎn)品;具有總線端口并被調(diào)整成執(zhí)行所述計算機程序產(chǎn)品的數(shù)據(jù)處理器。
全文摘要
在示例性實施例中,具有適用于工業(yè)控制或HVAC應(yīng)用中的單獨外殼的單個柔性電路配件上的溫度傳感器和4-20毫安變送器。在優(yōu)選實施例中,窄柔性電路襯底包括在傳感器一端的基于硅二極管的表面安裝傳感器、變送器部分中在柔性電路襯底上的表面安裝可編程變送器IC、將傳感器連接到變送器IC的導(dǎo)電跡線、以及輸出端處用于將4-20毫安輸出連接到一對外部電線的兩個導(dǎo)電焊盤。在柔性配件上提供附加跡線以對變送器IC和傳感器進行測試和編程。柔性配件的傳感器端被安裝到金屬傳感器管,以與具有導(dǎo)線的RTD或熱敏電阻傳感器當(dāng)前被組裝用于在工業(yè)控制或HVAC應(yīng)用中的相同的方式被填充和密封。傳感器管組件被附連到遵循工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)慣例的連接頭。遵從現(xiàn)有工業(yè)控制或變送器的HVAC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的單獨塑料外殼被安裝到連接頭中并且被配置成保持柔性電路的變送器端。雙位置接線板被用于將外部電線連接到4-20毫安輸出焊盤??删幊套兯推鞅挥糜谛?zhǔn)一起被安裝在相同配件上的傳感器和變送器。與用于現(xiàn)有IEC A類基于RTD的系統(tǒng)相比,這在200℃的跨距上提供了優(yōu)于+/-0.3℃的總系統(tǒng)準(zhǔn)確度??删幊套兯推魍ㄟ^排除系統(tǒng)中對任何高精確元件的需要降低元件成本。通過在一個面板上同時加工、組裝、以及測試許多柔性電路來降低制造和測試成本。
文檔編號G01K7/00GK101460817SQ200780020558
公開日2009年6月17日 申請日期2007年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月3日
發(fā)明者L·克理福德, W·H·歐文 申請人:精密線性系統(tǒng)股份有限公司