專利名稱：雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置，更特別的是涉及能夠獲得尺 寸減小、低成本和低功耗的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置。
背景技術(shù)：
雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置構(gòu)成用于過(guò)程控制的工廠設(shè)備的一部分，并且 測(cè)量作為過(guò)程量(被測(cè)對(duì)象)的流量(flowrate)、壓力、溫度并把 這個(gè)過(guò)程量輸出給控制器。然后，控制器執(zhí)行過(guò)程控制如對(duì)流量、壓 力、溫度等的控制。雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置由外部電源供電。雙線式電磁流 量計(jì)18將作為現(xiàn)場(chǎng)裝置之一在下文中參照附圖6來(lái)說(shuō)明。電磁流量計(jì)18由用于檢測(cè)與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)的檢測(cè)部分4、 信號(hào)處理部分7、絕緣部分8到12、計(jì)算控制部分13、 DC-DC轉(zhuǎn)換 器14、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16等構(gòu)成。電磁流量計(jì)18對(duì)流過(guò)檢測(cè)部分4的管道的被測(cè)流體施加磁場(chǎng)， 然后根據(jù)磁場(chǎng)檢測(cè)在被測(cè)流體中產(chǎn)生的電信號(hào)，之后根據(jù)電信號(hào)計(jì)算 被測(cè)流體的流量以輸出該流量。電磁流量計(jì)18的一對(duì)輸出端子中的一個(gè)輸出端子Tl耦接到外 部DC電源20的正端子(+ )上，并且另一個(gè)輸出端子T2通過(guò)電阻 器19耦接到外部DC電源20的負(fù)端子(-)上。電磁流量計(jì)18獲取從DC電源20的正端子(+ )到所述的一個(gè) 輸出端子Tl的與要被計(jì)算出的流量值相對(duì)應(yīng)的電流(例如范圍從 4mA到20mA)，并且通過(guò)電阻器19把電流從另一個(gè)輸出端子T2 輸出到DC電源20的負(fù)端子(-)上。因此，電磁流量計(jì)18由DC電源20的DC電壓和電流來(lái)供電。控制器21跨接在電阻器19兩端并且測(cè)量從電磁流量計(jì)18輸出 的電流作為電阻器19兩端的電壓，然后把這個(gè)測(cè)量的電壓轉(zhuǎn)換成流 量值，從而執(zhí)行流量控制。耦接到DC電源20的正端子(+ )的所述的一個(gè)輸出端子Tl耦 接到第一電源線Ll上。計(jì)算控制部分13、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸入 側(cè)(SW控制電路)、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16和絕緣部分8 到12的電源端子都耦接到第一電源線L1上。電流輸出部分16和輸出電流檢測(cè)電阻器17的接點(diǎn)耦接到第一 公共電位L2上。計(jì)算控制部分13、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸入側(cè)(SW 控制電路)、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16和絕緣部分8到12的 參考電位端子都耦接到第一公共電位L2上。于是，計(jì)算控制部分13、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16和絕緣部分8到 12由來(lái)自第一電源線L1的電能來(lái)供電。DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出側(cè)上的電源端子耦接到第二電源線L3 上。放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6和絕緣部分8到12的電源端子都耦接到 第二電源線L3上。DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出側(cè)上的參考電位端子耦接到第二公共 電位L4上。放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6和絕緣部分8到12的參考電位 端子耦接到第二公共電位L4上。于是，放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6和絕 緣部分8到12由來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出(第二電源線L3)的 電能來(lái)供電。檢測(cè)部分4由勵(lì)磁線圈1、電極2和3、被測(cè)流體流過(guò)的管道(未 示出)等構(gòu)成。勵(lì)磁部分15還耦接到計(jì)算控制部分13和勵(lì)磁線圈1 上，并且根據(jù)來(lái)自計(jì)算控制部分13的控制信號(hào)L8把勵(lì)磁電流供給 勵(lì)磁線圈1。勵(lì)磁線圈1在檢測(cè)部分4的管道中產(chǎn)生磁場(chǎng)并且把磁場(chǎng)施加到 管道中的被測(cè)流體上。這樣，與磁場(chǎng)的磁通量密度和被測(cè)流體的流量 成比例的電信號(hào)(感應(yīng)電壓)在流過(guò)管道的被測(cè)流體中產(chǎn)生。之后， 這個(gè)電信號(hào)由布置在管道中的電極2和3檢測(cè)。信號(hào)處理部分7由放大器5和AD轉(zhuǎn)換器6構(gòu)成。放大器5由 差分放大器、去噪濾波器、用于感測(cè)在管道中是否存在被測(cè)流體的空 感測(cè)部分(未示出)構(gòu)成。放大器5的差分放大器接收與過(guò)程量相關(guān)的并由電極2、 3檢測(cè) 的信號(hào)L6、 L7，并且把通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行差分放大而得到的信號(hào)輸出 給AD轉(zhuǎn)換器6。這個(gè)差分放大的信號(hào)與被測(cè)流體的流量成比例。AD轉(zhuǎn)換器6通過(guò)絕緣部分8接收從計(jì)算控制部分13輸出的控 制信號(hào)，并且根據(jù)這個(gè)控制信號(hào)對(duì)經(jīng)差分放大的信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換 (模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換)。在AD轉(zhuǎn)換完成后，AD轉(zhuǎn)換器6通過(guò)絕緣 部分9把經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)輸出給計(jì)算控制部分13。而且，當(dāng)放大器5的差分放大器的輸出飽和時(shí)，放大器5通過(guò) 絕緣部分IO接收從計(jì)算控制部分13輸出的控制信號(hào)，并且根據(jù)這個(gè)控制信號(hào)改變(減少)差分放大器的放大系數(shù)。放大器5通過(guò)絕緣部分11接收從計(jì)算控制部分13輸出的控制 信號(hào)，并且根據(jù)這個(gè)控制信號(hào)使由電阻器和電容器組成的去噪濾波器 釋放出積聚在電容器中的電荷。放大器5還通過(guò)絕緣部分12接收從 計(jì)算控制部分13輸出的控制信號(hào)，并且根據(jù)這個(gè)控制信號(hào)使空感測(cè) 部分執(zhí)行空感測(cè)功能。絕緣部分8到12具有接口功能，使參考電位(第一參考電位 L2和第二參考電位L4)彼此不同的電路電絕緣并轉(zhuǎn)換信號(hào)以使這些 電路能夠相互傳輸和接收信號(hào)。這里，電極2和3可能通過(guò)耦接到檢測(cè)部分4的管道和管道系 統(tǒng)(未示出)中的具有導(dǎo)電性的被測(cè)流體而接地。而且，DC電源20 的負(fù)端子(-)也可能接地。如果不提供絕緣部分8到12，當(dāng)電極2和3以及DC電源20的 負(fù)端子(-)接地時(shí)，回路電流會(huì)流過(guò)電磁流量計(jì)18、被測(cè)流體、管 道系統(tǒng)和DC電源20。于是，由這個(gè)回路電流產(chǎn)生共模電壓，并且 在電磁流量計(jì)18的輸出中出現(xiàn)錯(cuò)誤。提供絕緣部分8到12以防止這 個(gè)回路電流。DC-DC轉(zhuǎn)換器14可能是逆變器系統(tǒng)的絕緣型DC電壓轉(zhuǎn)換電路。DC-DC轉(zhuǎn)換器14通過(guò)SW控制電路把第一電源線Ll上的DC 電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，然后通過(guò)變壓器把AC電壓向上轉(zhuǎn)換或者向下 轉(zhuǎn)換，之后通過(guò)二極管和電容器對(duì)得到的AC電壓整流。這樣，第一 電源線Ll上的DC電壓被轉(zhuǎn)換成第二電源線L3上的DC電壓。耦接到第一電源線Ll和第一公共電位L2上的電路組和耦接到 第二電源線L3和第二公共電位L4上的電路組通過(guò)DC-DC轉(zhuǎn)換器14 被相互電絕緣。計(jì)算控制部分13通過(guò)用檢測(cè)部分4的管道的內(nèi)徑與經(jīng)AD轉(zhuǎn)換 的信號(hào)相乘來(lái)計(jì)算被測(cè)流體的流量值。計(jì)算控制部分13把具有與計(jì)算出的流量值成比例的占空系數(shù)的 PWM信號(hào)(脈寬調(diào)制信號(hào))L9輸出給電流輸出部分16。輸出電流檢測(cè)電阻器17檢測(cè)給至電阻器19的輸出電流作為電 壓L5。電流輸出部分16通過(guò)把對(duì)PWM信號(hào)L9進(jìn)行平滑處理而得 到的電壓與電壓L5作比較來(lái)輸出與計(jì)算出的流量值成比例的電流 (參見(jiàn)如JP-A-2002-340638)。通常大量的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置如雙線式電磁流量計(jì)18安裝在提供 有被測(cè)流體流過(guò)的管道的現(xiàn)場(chǎng)。因此，優(yōu)選的是這樣的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝 置應(yīng)該在包含安裝空間的尺寸上要小并且成本要低。在一些情況下也 要求雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置具有低的功耗(例如，裝置的電流消耗是3.8mA 或者更少)以滿足內(nèi)在安全型防爆標(biāo)準(zhǔn)如IEC60079-11。但是如圖6所示，雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置需要許多絕緣部分。這個(gè)絕 緣部分由變壓器、需要發(fā)射光信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體管和接收光信號(hào)檢測(cè)晶體 管的光電耦合器等構(gòu)成。在這種方式中，因?yàn)樵诮^緣部分中增加了電 路組件數(shù)量，所以難以制造小尺寸、低成本、低功耗的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝 置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的示范實(shí)施例針對(duì)上述的缺點(diǎn)和未在上面說(shuō)明的缺點(diǎn)。但 是，可以不要求本發(fā)明克服上述的缺點(diǎn)，這樣，本發(fā)明的示范實(shí)施例 可以不解決上述的任何問(wèn)題。本發(fā)明的一個(gè)方面是提供能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸減小、低成本和低功耗 的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，在根據(jù)與過(guò)程量 相關(guān)的信號(hào)來(lái)計(jì)算過(guò)程量的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置中，該現(xiàn)場(chǎng)裝置包含信 號(hào)處理部分，其用于處理與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)；第一計(jì)算控制部分， 其用于產(chǎn)生對(duì)控制信號(hào)處理部分的信號(hào)處理的啟動(dòng)進(jìn)行控制的第一控 制信號(hào)；第一和第二絕緣部分，其耦接到第一計(jì)算控制部分；以及第 二計(jì)算控制部分，其耦接到第一和第二絕緣部分和信號(hào)處理部分，第 二計(jì)算控制部分接收第一控制信號(hào)然后把對(duì)應(yīng)于第一控制信號(hào)的第二 控制信號(hào)傳輸給信號(hào)處理部分。信號(hào)處理部分根據(jù)第二控制信號(hào)產(chǎn)生 經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)，并且第二計(jì)算控制部分接收經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)，然后 通過(guò)第二絕緣部分把與經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸給第一計(jì)算控 制部分，之后切換到低功耗模式。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，信號(hào)處理部分包 含AD轉(zhuǎn)換器，其用于對(duì)與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換，其中第二 計(jì)算控制部分把第二控制信號(hào)傳輸給AD轉(zhuǎn)換器并且AD轉(zhuǎn)換器根據(jù)第 二控制信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)，第二計(jì)算控制部分接收經(jīng)AD轉(zhuǎn)換 的信號(hào)，然后通過(guò)第二絕緣部分把與經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳 輸給第一計(jì)算控制部分，之后切換到低功耗模式。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，現(xiàn)場(chǎng)裝置是雙線 式電磁流量計(jì)。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，第二計(jì)算控制部 分依照下列順序運(yùn)行；i)把第二控制信號(hào)傳輸給AD轉(zhuǎn)換器；ii)切 換到低功耗模式；iii)接收經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)；iv)解除低功耗模式； v)通過(guò)第二絕緣部分把與經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸給第一計(jì) 算控制部分；vi)切換到低功耗模式。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，現(xiàn)場(chǎng)裝置是壓力 變送器、溫度變送器、渦街流量計(jì)和液位計(jì)中的任意一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的示范實(shí)施例的一個(gè)或者多個(gè)方面，現(xiàn)場(chǎng)裝置還包含: DC-DC轉(zhuǎn)換器，其耦接到第一和第二絕緣部分和第二計(jì)算控制部分，其中信號(hào)處理部分還包含放大器，其用于把與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)放大 并且耦接到AD轉(zhuǎn)換器。根據(jù)示范實(shí)施例，通過(guò)減少絕緣部分的數(shù)量，雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置中 電路部分的數(shù)量能夠被減少，并且現(xiàn)場(chǎng)裝置的計(jì)算控制部分暫時(shí)工作 在低功耗模式下。因此，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸減小、低成本和低功 耗的現(xiàn)場(chǎng)裝置。根據(jù)下列的說(shuō)明、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它方面和優(yōu)勢(shì) 將是明顯的。


結(jié)合下列的附圖，從下面更詳細(xì)的說(shuō)明中，本發(fā)明的上述的和 其它方面、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將是更明顯的，其中圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示范實(shí)施例的雙線式電磁流量計(jì) 的框圖。圖2A到2C是圖1中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。 圖3是收到第一控制信號(hào)后第二計(jì)算控制部分的操作的流程圖。 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示范實(shí)施例的雙線式壓力變送 器的框圖。圖5是收到第一控制信號(hào)后第二計(jì)算控制部分的操作的另一個(gè) 流程圖。圖6是示出現(xiàn)有技術(shù)的雙線式電磁流量計(jì)的框圖。
具體實(shí)施方式
將參照

本發(fā)明的示范實(shí)施例。 第一實(shí)施例將參照?qǐng)D1在下文中說(shuō)明第一實(shí)施例。圖1是示出根據(jù)本發(fā)明 的示范實(shí)施例的雙線式電磁流量計(jì)的框圖，并且通過(guò)給與圖6中的相 同的部分附上與圖6中相同的標(biāo)號(hào)，在此處將省略其說(shuō)明。在本實(shí)施 例中，絕緣部分的數(shù)量被減少并且計(jì)算控制部分也暫時(shí)工作在低功耗 模式。雙線式電磁流量計(jì)36是由用于檢測(cè)與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)的檢測(cè)部分4、信號(hào)處理部分7、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14、勵(lì)磁部分15、電流輸 出部分16、第一計(jì)算控制部分22、第一絕緣部分28、第二絕緣部分 29、第二計(jì)算控制部分30等構(gòu)成。雙線式電磁流量計(jì)36對(duì)流過(guò)檢測(cè)部分4的管道的被測(cè)流體施加 磁場(chǎng)以檢測(cè)與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)，然后檢測(cè)被測(cè)流體中由磁場(chǎng)產(chǎn)生的 電信號(hào)，之后根據(jù)這個(gè)電信號(hào)計(jì)算被測(cè)流體的流量以輸出該流量。電磁流量計(jì)36的一對(duì)輸出端子中的一個(gè)輸出端子Tl耦接到外 部DC電源20的正端子(+ )上，并且另一個(gè)輸出端子T2通過(guò)電阻 器19耦接到外部DC電源20的負(fù)端子(-)上。電磁流量計(jì)36獲取從DC電源20的正端子(+ )到一個(gè)輸出端 子Tl的與要被計(jì)算的流量值相對(duì)應(yīng)的電流(例如范圍從4mA到 20mA)，并且通過(guò)電阻器19把電流從另一個(gè)輸出端子T2輸出到DC 電源20的負(fù)端子(-)。因此，電磁流量計(jì)36由DC電源20的DC 電壓和電流來(lái)供電。 控制器21跨接在電阻器19兩端并且測(cè)量從電磁流量計(jì)36輸出 的電流作為電阻器19兩端的電壓，然后把這個(gè)被測(cè)量的電壓轉(zhuǎn)換成 流量值，從而執(zhí)行流量控制。耦接到DC電源20的正端子(+ )的一個(gè)輸出端子Tl耦接到第 一電源線Ll上。第一計(jì)算控制部分22、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸入側(cè) (SW控制電路)、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16、第一絕緣部分 28和第二絕緣部分29的電源端子都耦接到第一電源線L1上。電流輸出部分16和輸出電流檢測(cè)電阻器17的接點(diǎn)耦接到第一 公共電位L2。第一計(jì)算控制部分22、DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸入側(cè)(SW 控制電路)、勵(lì)磁部分15、電流輸出部分16、第一絕緣部分28和第 二絕緣部分29的參考電位端子都耦接到第一公共電位L2。之后，第一計(jì)算控制部分22、 DC-DC轉(zhuǎn)換器14、勵(lì)磁部分15、 電流輸出部分16、第一絕緣部分28和第二絕緣部分29由來(lái)自第一 電源線L1的電能來(lái)供電。DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出側(cè)上的電源端子耦接到第二電源線L3上。放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6、第二計(jì)算控制部分30、第一絕緣部分 28和第二絕緣部分29的電源端子耦接到第二電源線L3上。DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出側(cè)上的參考電位端子耦接到第二公共 電位L4上。放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6、第二計(jì)算控制部分30、第一絕 緣部分28和第二絕緣部分29的參考電位端子耦接到第二公共電位 L4。于是，放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6、第二計(jì)算控制部分30、第一絕 緣部分28和第二絕緣部分29由來(lái)自DC-DC轉(zhuǎn)換器14的輸出(第 二電源線L3)的電能來(lái)供電。檢測(cè)部分4由勵(lì)磁線圈1、電極2和3、被測(cè)流體流過(guò)的管道(未 示出)等構(gòu)成。勵(lì)磁部分15還耦接到第一計(jì)算控制部分22和勵(lì)磁線 圈1上，并且根據(jù)來(lái)自第一計(jì)算控制部分22的控制信號(hào)L8把勵(lì)磁 電流供給勵(lì)磁線圈1。勵(lì)磁部分15例如在JP-A-2002-340638的圖2中公開，并且勵(lì)磁 電流的方向由圖2所示的信號(hào)圖來(lái)控制。當(dāng)勵(lì)磁電流施加到勵(lì)磁線圈1時(shí)，勵(lì)磁線圈1在檢測(cè)部分4的 管道中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且把磁場(chǎng)施加到管道中的被測(cè)流體。這樣與這個(gè) 磁場(chǎng)的磁通量密度和被測(cè)流體的流量成比例的電信號(hào)(感應(yīng)電壓)在 流過(guò)管道的被測(cè)流體中產(chǎn)生。然后這個(gè)電信號(hào)由布置在管道中的電極 2和3檢測(cè)，并且電極2和3輸出與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)L6和L7。信號(hào)處理部分7由放大器5、 AD轉(zhuǎn)換器6等構(gòu)成。放大器5由 差分放大器、去噪濾波器、用于感測(cè)在管道中是否存在被測(cè)流體的空 感測(cè)部分(未示出)構(gòu)成。放大器5的差分放大器接收由電極2和3檢測(cè)的信號(hào)L6和L7， 并且把通過(guò)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行差分放大而得到的信號(hào)輸出給AD轉(zhuǎn)換 器6。這個(gè)經(jīng)差分放大的信號(hào)與被測(cè)流體的流量成比例。AD轉(zhuǎn)換器6對(duì)從放大器5接收到的經(jīng)差分放大的信號(hào)執(zhí)行AD 轉(zhuǎn)換(模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換)。包含這個(gè)AD轉(zhuǎn)換操作的信號(hào)處理將 參照?qǐng)D2A到2C和圖3在下文中說(shuō)明。圖2A到2C是圖1中的各個(gè)信號(hào)的時(shí)序圖。圖2A示出第一控制信號(hào)LIO。圖2B示出第二控制信號(hào)Lll。圖2C是信號(hào)處理部分7 中的AD轉(zhuǎn)換器6的操作的時(shí)序圖。圖3是收到第一控制信號(hào)L10 后第二計(jì)算控制部分30的操作的流程圖。第一計(jì)算控制部分22由第一發(fā)送/接收部分37構(gòu)成。第二計(jì)算 控制部分30由第二發(fā)送/接收部分38和電源模式轉(zhuǎn)換部分39構(gòu)成。第二計(jì)算控制部分30具有正常功耗模式和低功耗模式作為其功 耗模式。電源模式轉(zhuǎn)換部分39能夠從一種模式轉(zhuǎn)換到另一種模式。"正常功耗模式"是一種內(nèi)部電路在與來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘(未示出) 的時(shí)鐘同步的情況下運(yùn)行的模式，所述內(nèi)部電路將其提供給第二計(jì)算 控制部分30以執(zhí)行計(jì)算。"低功耗模式"是一種當(dāng)停止提供來(lái)自內(nèi)部時(shí)鐘的時(shí)鐘時(shí)內(nèi)部電 路被暫停的模式。自然，在低功耗模式下的第二計(jì)算控制部分30的功 耗比在正常功耗模式下更小。通常，低功耗模式稱為睡眠模式，待機(jī) 模式、低功率模式等。第二計(jì)算控制部分30執(zhí)行預(yù)定的過(guò)程，如上電時(shí)初始化過(guò)程r然 后切換到低功耗模式。從第一發(fā)送/接收部分37輸出的第一控制信號(hào)L10通過(guò)第一絕 緣部分28傳輸給第二發(fā)送/接收部分38。第一控制信號(hào)L10在圖2A 的時(shí)刻tl從低電平電壓(例如0 V)變成高電平電壓(例如第一電源 線L1上的電壓)，并且在時(shí)刻t2返回到低電平電壓。第一控制信號(hào) L10用于控制信號(hào)處理的啟動(dòng)(作為開始點(diǎn))。第二發(fā)送/接收部分38在時(shí)刻tl感測(cè)到第一控制信號(hào)L10上的 電壓變化(上升沿)，并且第二計(jì)算控制部分30根據(jù)這個(gè)感測(cè)執(zhí)行圖 3中的操作。在這種情況下，這個(gè)變化可能由中斷信號(hào)、片選信號(hào)等感 測(cè)到。圖3中，電源模式轉(zhuǎn)換部分39解除第二計(jì)算控制部分30的低功 耗模式，并且把第二計(jì)算控制部分30切換到正常功耗模式(步驟Sl)。然后，第二發(fā)送/接收部分38把第二控制信號(hào)Lll傳輸給AD轉(zhuǎn) 換器6 (步驟S2)。第二控制信號(hào)Lll在圖2B中的時(shí)刻tl后從低 電平電壓變成高電平電壓，并且在時(shí)刻t2后返回到低電平電壓。然后，根據(jù)從第二發(fā)送/接收部分38接收到的第二控制信號(hào)L11，在圖2C中的時(shí)刻tl到時(shí)刻t3的時(shí)間段中AD轉(zhuǎn)換器執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換 處理操作。第二計(jì)算控制部分30待機(jī)，直到AD轉(zhuǎn)換處理操作結(jié)束(步 驟S3)。AD轉(zhuǎn)換處理操作結(jié)束后，在時(shí)刻t3到時(shí)刻t4的時(shí)間段中，AD 轉(zhuǎn)換器6把經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)L12傳輸給第二發(fā)送/接收部分38。然后，第二發(fā)送/接收部分38接收經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)L12 (步驟 S4)。之后第二計(jì)算控制部分30輸出接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)或者進(jìn)行了預(yù) 定的計(jì)算(如預(yù)定的值添加到接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)上或者從接收到的信 號(hào)數(shù)據(jù)中減去)的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)L13。之后，數(shù)據(jù)L13通過(guò)第二絕緣 部分29傳輸給第一發(fā)送/接收部分37 (步驟S5)。然后電源模式轉(zhuǎn)換部分39把第二計(jì)算控制部分30切換到低功耗 模式(步驟S6)。然后第一發(fā)送/接收部分37在圖2A中的時(shí)刻t5輸出第一控制信 號(hào)LIO，并且之后以預(yù)定的周期重復(fù)圖3中的以上的操作(步驟Sl 到S6)。在這種情況下，例如，從tl到t5的時(shí)間段設(shè)置為幾百微秒 (預(yù)定的時(shí)間周期)，并且tl到t4的時(shí)間段設(shè)置為幾十微秒。而且，下文所述的放大系數(shù)的變化、濾波器的放電和空感測(cè)也 是周期或者非周期執(zhí)行的。當(dāng)放大器5的差分放大器的輸出飽和時(shí)，放大器5接收來(lái)自第 二計(jì)算控制部分30的控制信號(hào)L14，并且根據(jù)控制信號(hào)L14改變(減 少)差分放大器的放大系數(shù)。放大器5還接收來(lái)自第二計(jì)算控制部分30的控制信號(hào)L15，并 且根據(jù)控制信號(hào)L15使由電阻器和電容器組成的去噪濾波器釋放積 聚在電容器中的電荷。放大器5還接收來(lái)自第二計(jì)算控制部分30的 控制信號(hào)L16,并且根據(jù)控制信號(hào)L16使空感測(cè)部分執(zhí)行空感測(cè)功 能。在這種情況下，第一控制信號(hào)L10可以包含命令信號(hào)，來(lái)指示 各個(gè)控制信號(hào)Lll、 L14、 L15和L16的輸出操作。然后，由于圖2A到2C和圖3中的第一計(jì)算控制部分22和第二計(jì)算控制部分30的前述的操作，絕緣部分的數(shù)量與圖6中的相比 較能夠被減少。第一絕緣部分28和第二絕緣部分29具有使參考電位(第一參 考電位L2和第二參考電位L4)不同的電路彼此電絕緣并轉(zhuǎn)換信號(hào)以 使這些電路能夠相互發(fā)送/接收信號(hào)的接口功能。第一絕緣部分28和 第二絕緣部分29可以由磁耦合的變壓器和光耦合的光電耦合器構(gòu) 成。這里，電極2和3可能通過(guò)耦接到檢測(cè)部分4的管道和管道系 統(tǒng)(未示出)中的具有導(dǎo)電性的被測(cè)流體來(lái)接地。DC電源20的負(fù) 端子(-)也可能接地。如果不提供第一絕緣部分28和第二絕緣部分29，那么，當(dāng)電極 2和3以及DC電源20的負(fù)端子(-)接地時(shí)，回路電流會(huì)流過(guò)電磁 流量計(jì)36、被測(cè)流體、管道系統(tǒng)和DC電源20。于是，由這個(gè)回路 電流產(chǎn)生共模電壓，并且在電磁流量計(jì)36的輸出中出現(xiàn)錯(cuò)誤。提供 第一絕緣部分28和第二絕緣部分29以防止這個(gè)回路電流。 二DC-DC轉(zhuǎn)換器14可以是逆變器系統(tǒng)的絕緣型DC電壓轉(zhuǎn)換電 路。DC-DC轉(zhuǎn)換器14通過(guò)SW控制電路把第一電源線Ll上的DC 電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓，然后通過(guò)變壓器把AC電壓向上轉(zhuǎn)換或者向下 轉(zhuǎn)換，之后通過(guò)二極管和電容器對(duì)得到的AC電壓整流。這樣，第一 電源線Ll上的DC電壓被轉(zhuǎn)換成第二電源線L3上的DC電壓。耦接到第一電源線Ll和第一公共電位L2上的電路組和耦接到 第二電源線L3和第二公共電位L4上的電路組是由DC-DC轉(zhuǎn)換器14 相互電絕緣的。第一計(jì)算控制部分22通過(guò)用檢測(cè)部分4的管道的內(nèi)徑與接收到 的數(shù)據(jù)L13相乘來(lái)計(jì)算被測(cè)流體的流量值。第一計(jì)算控制部分22把具有與計(jì)算出的流量值成比例的占空系 數(shù)的PWM信號(hào)(脈寬調(diào)制信號(hào))L9輸出給電流輸出部分16。輸出電流檢測(cè)電阻器17檢測(cè)給至電阻器19的輸出電流作為電 壓L5。電流輸出部分16通過(guò)把由對(duì)PWM信號(hào)L9進(jìn)行平滑處理得 到的電壓與電壓L5比較來(lái)輸出與計(jì)算出的流量值成比例的電流。電流輸出部分16如在JP-A-2002-340638的圖4中公開。在這種情況下，電流輸出部分16可以通過(guò)把從第一計(jì)算控制部 分22接收到的通信信號(hào)(未示出)迭加到輸出電流上，來(lái)把計(jì)算出 的流量值、參數(shù)數(shù)據(jù)等傳給控制器21?，F(xiàn)場(chǎng)總線通信和hart通信可 以用作這個(gè)通信協(xié)議。電磁流量計(jì)36還可以具有顯示部分(未示出) 以顯示計(jì)算出的流量值等。根據(jù)本實(shí)施例，通過(guò)減少絕緣部分的數(shù)量，雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置中 電路部分的數(shù)量能夠被減少，并且計(jì)算控制部分暫時(shí)切換到低功耗模 式。因此，可以提供能夠?qū)崿F(xiàn)尺寸減小、低成本和低功耗的雙線式現(xiàn) 場(chǎng)裝置。第二實(shí)施例將參照?qǐng)D4在下文中說(shuō)明第二實(shí)施例。圖4是示出根據(jù)本發(fā)明 的示范實(shí)施例的雙線式壓力變送器的框圖，并且通過(guò)給與圖1中的相 同的部分附上與圖1中相同的標(biāo)號(hào)，在此處將省略其說(shuō)明。雙線式壓 力變送器執(zhí)行與圖2A到2C和3中的類似的操作。在下文中只說(shuō)明與 第一實(shí)施例不同的部分。雙線式壓力變送器54檢測(cè)應(yīng)用到檢測(cè)部分50上的壓力，以檢測(cè) 作為電信號(hào)的與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)，并且根據(jù)這個(gè)電信號(hào)計(jì)算被測(cè)壓 力然后將其輸出。根據(jù)在被測(cè)流體流過(guò)的管道上提供的孔口 (未示出)的上游側(cè)和下游側(cè)之間的壓力差，雙線式壓力變送器54也能夠計(jì)算被 測(cè)流體的流量，然后輸出它。檢測(cè)部分50由用于接受壓力的膜片、振動(dòng)頻率根據(jù)壓力變化的 振動(dòng)傳感器(未示出)等構(gòu)成。檢測(cè)部分50輸出其頻率與上游側(cè)和 下游側(cè)之間的壓力差相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，作為與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)L20 和L21。信號(hào)處理部分53由放大器51、計(jì)數(shù)部分52等構(gòu)成。放大器51 接收信號(hào)L20、 L21，然后把放大的信號(hào)L22、 L23輸出給計(jì)數(shù)部分52。 信號(hào)L22被輸出給檢測(cè)部分50以驅(qū)動(dòng)振動(dòng)傳感器。包含這個(gè)計(jì)數(shù)操 作的信號(hào)處理將參照?qǐng)D2A到2C和3在下文中說(shuō)明。第一發(fā)送/接收部分37輸出第一控制信號(hào)LIO，并且第二計(jì)算控制部分30接收這個(gè)信號(hào)L10和執(zhí)行圖3中的步驟Sl和S2的操作。 之后計(jì)數(shù)部分52根據(jù)從第二發(fā)送/接收部分38接收到的第二控制信號(hào) Lll來(lái)計(jì)算圖2C中的從時(shí)刻tl到時(shí)刻t3的時(shí)間段中信號(hào)L22和L23 的頻率。第二計(jì)算控制部分30待機(jī)，直到計(jì)數(shù)處理操作結(jié)束(步驟S3)。計(jì)數(shù)處理操作結(jié)束后，計(jì)數(shù)部分52在圖2C中的從時(shí)刻t3到時(shí) 刻t4的時(shí)間段中把計(jì)數(shù)信號(hào)L12傳輸給第二發(fā)送/接收部分38。第二發(fā)送/接收部分38接收計(jì)數(shù)信號(hào)L12 (步驟S4)。然后第二 計(jì)算控制部分30輸出這個(gè)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)或者進(jìn)行了預(yù)定的計(jì)算的 數(shù)據(jù)(如預(yù)定的值添加到接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)上或者從接收到的信號(hào)數(shù) 據(jù)中減去)作為數(shù)據(jù)L13。之后，數(shù)據(jù)L13通過(guò)第二絕緣部分29傳輸 給第一發(fā)送/接收部分37 (步驟S5)。然后電源模式轉(zhuǎn)換部分39把第二計(jì)算控制部分30切換到低功耗 模式(步驟S6)。然后第一發(fā)送/接收部分37在圖2A中的時(shí)刻t5輸出第一控制信 號(hào)LIO，并且之后以預(yù)定的周期重復(fù)圖3中的以上的操作(步驟Sl 到S6)。第一計(jì)算控制部分22通過(guò)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)L13應(yīng)用預(yù)定的操作 來(lái)計(jì)算被測(cè)壓力。第一計(jì)算控制部分22把具有與壓力的計(jì)算值成比 例的占空系數(shù)的PWM信號(hào)(脈寬調(diào)制信號(hào))L9輸出給電流輸出部 分16。然后電流輸出部分16輸出與被測(cè)壓力值成比例的電流。除了上述的電磁流量計(jì)和壓力變送器，溫度變送器、渦街流量計(jì)、 液位計(jì)等也可以用作雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置。根據(jù)本實(shí)施例，能夠?qū)崿F(xiàn)與第一實(shí)施例中的類似的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置。第三實(shí)施例將參照?qǐng)D1、圖2A到2C和圖5在下文中說(shuō)明第三實(shí)施例。在 下文中將主要使用圖5說(shuō)明與第一實(shí)施例中不同的雙線式電磁流量 計(jì)的各個(gè)部分。圖5是收到第一控制信號(hào)L10后第二計(jì)算控制部分 30的操作的流程圖。在本實(shí)施例中，用于把計(jì)算控制部分切換到低 功耗模式的操作是從第一實(shí)施例變化來(lái)的。在下文中只說(shuō)明與第一實(shí)施例不同的部分。從第一發(fā)送/接收部分37輸出的第一控制信號(hào)L10通過(guò)第一絕 緣部分28傳輸給第二發(fā)送/接收部分38。第一控制信號(hào)L10在圖2A 中的時(shí)刻tl從低電平電壓變成高電平電壓，并且在時(shí)刻t2返回到低 電平電壓。第一控制信號(hào)L10用于控制信號(hào)處理的啟動(dòng)(作為開始 點(diǎn))。第二發(fā)送/接收部分38在時(shí)刻tl感測(cè)第一控制信號(hào)L10上的電 壓變化(上升沿)，并且第二計(jì)算控制部分30根據(jù)這個(gè)感測(cè)執(zhí)行圖 5中的操作。在這種情況下，這個(gè)變化可能由中斷信號(hào)、片選信號(hào)等 感測(cè)到。電源模式轉(zhuǎn)換部分39解除第二計(jì)算控制部分30的低功耗模式， 并且把第二計(jì)算控制部分30切換到正常功耗模式(步驟S7)。然后，第二發(fā)送/接收部分38把第二控制信號(hào)Lll傳輸給AD轉(zhuǎn) 換器6 (步驟S8)。第二控制信號(hào)Lll在圖2B中的時(shí)刻tl后從低 電平電壓變成高電平電壓，并且在時(shí)刻t2后返回到低電平電壓。在步驟S8后，電源模式轉(zhuǎn)換部分39把第二計(jì)算控制部分30切 換到低功耗模式(步驟S9)。然后，根據(jù)從第二發(fā)送/接收部分38接收到的第二控制信號(hào)L11, AD轉(zhuǎn)換器6在圖2C中的從時(shí)刻tl到時(shí)刻t3的時(shí)間段中執(zhí)行AD轉(zhuǎn) 換處理操作。第二計(jì)算控制部分30待機(jī)，直到AD轉(zhuǎn)換處理操作結(jié)束 (步驟S10)。AD轉(zhuǎn)換處理操作結(jié)束后，AD轉(zhuǎn)換器6在從時(shí)刻t3到時(shí)刻t4 的時(shí)間段中把經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)L12傳輸給第二發(fā)送/接收部分38。電源模式轉(zhuǎn)換部分39解除第二計(jì)算控制部分30的低功耗模式， 并且在第二發(fā)送/接收部分38接收到經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)L12的時(shí)間點(diǎn) 上，把第二計(jì)算控制部分30切換到正常功耗模式。然后第二發(fā)送/接 收部分38完成對(duì)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)L12的接收(步驟Sll)。然后第二計(jì)算控制部分30輸出這個(gè)接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)或者進(jìn)行 了預(yù)定的計(jì)算(如預(yù)定的值添加到接收到的信號(hào)數(shù)據(jù)上或者從接收到 的信號(hào)數(shù)據(jù)中減去)的數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)L13。之后，數(shù)據(jù)L13通過(guò)第二絕緣部分29傳輸給第一發(fā)送/接收部分37 (步驟S12)。然后電源模式轉(zhuǎn)換部分39把第二計(jì)算控制部分30切換到低功耗模式(步驟S13)。然后第一發(fā)送/接收部分37在圖2A的時(shí)刻t5輸出第一控制信號(hào)LIO，并且之后以預(yù)定的周期重復(fù)圖5中的以上的操作(步驟S7到S13)。根據(jù)圖5中的步驟S9到Sll的操作，除了第一實(shí)施例中的低功 耗模式的時(shí)間段外，當(dāng)執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換處理操作的同時(shí)(圖2C中從時(shí) 刻tl到時(shí)刻t3的時(shí)間段中)，第二計(jì)算控制部分30也切換到低功耗 模式。與第一實(shí)施例相比較，根據(jù)本實(shí)施例的雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置的功耗能 夠被降低。本發(fā)明適用于雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置。由于大電流被供給雙線式電磁 流量計(jì)中的勵(lì)磁線圈因此功耗可能會(huì)增加，因此優(yōu)選的是本發(fā)明更適 用于雙線式電磁流量計(jì)。 參照其特殊的示范實(shí)施例示出和說(shuō)明本發(fā)明時(shí)，其它實(shí)現(xiàn)也在 本權(quán)利要求范圍內(nèi)。對(duì)于本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將可以理解的是，形式 和細(xì)節(jié)上的各種改變可以在不脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精 神和范圍的情況下做出。
權(quán)利要求
1.一種雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置，其根據(jù)與過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)來(lái)計(jì)算過(guò)程量，所述現(xiàn)場(chǎng)裝置包含信號(hào)處理部分，用于處理與所述過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)；第一計(jì)算控制部分，用于產(chǎn)生對(duì)信號(hào)處理部分的信號(hào)處理的啟動(dòng)進(jìn)行控制的第一控制信號(hào)；第一和第二絕緣部分，其耦接到所述第一計(jì)算控制部分；以及第二計(jì)算控制部分，其耦接到所述第一和第二絕緣部分和所述信號(hào)處理部分，所述第二計(jì)算控制部分接收第一控制信號(hào)然后把對(duì)應(yīng)于所述第一控制信號(hào)的第二控制信號(hào)傳輸給所述信號(hào)處理部分，其中所述信號(hào)處理部分根據(jù)所述第二控制信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)，以及所述第二計(jì)算控制部分接收所述經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)，然后通過(guò)所述第二絕緣部分把與所述經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸給所述第一計(jì)算控制部分，之后切換到低功耗模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中所述信號(hào)處理部分包含 AD轉(zhuǎn)換器，該AD轉(zhuǎn)換器用于對(duì)與所述過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)執(zhí)行AD轉(zhuǎn) 換，以及其中所述第二計(jì)算控制部分把所述第二控制信號(hào)傳輸給所述AD 轉(zhuǎn)換器，并且所述AD轉(zhuǎn)換器根據(jù)所述第二控制信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的 信號(hào)，以及所述第二計(jì)算控制部分接收所述經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)，然后通過(guò)所 述第二絕緣部分把與所述經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸給所述第 一計(jì)算控制部分，之后切換到低功耗模式。
3. 如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中所述現(xiàn)場(chǎng)裝置是雙線式 電磁流量計(jì)。
4.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中所述第二計(jì)算控制部分 依照下列順序運(yùn)行i) 把所述第二控制信號(hào)傳輸給所述AD轉(zhuǎn)換器；ii) 切換到低功耗模式；iii) 接收所述經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)；iv) 解除低功耗模式；V)通過(guò)所述第二絕緣部分把與所述經(jīng)AD轉(zhuǎn)換的信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù) 傳輸給所述第一計(jì)算控制部分； vi)切換到低功耗模式。
5.如權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，其中所述現(xiàn)場(chǎng)裝置是壓力變送器、溫度變送器、渦街流量計(jì)和液位計(jì)中的任意一個(gè)。
6.如權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)裝置，還包含DC-DC轉(zhuǎn)換器，耦接到所述第一和第二絕緣部分和所述第二計(jì)算 控制部分，其中所述信號(hào)處理部分還包含放大器，該放大器用于放大與所述 過(guò)程量相關(guān)的信號(hào)并且耦接到所述AD轉(zhuǎn)換器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種雙線式現(xiàn)場(chǎng)裝置，其包含信號(hào)處理部分；第一計(jì)算控制部分，其用于產(chǎn)生對(duì)信號(hào)處理部分的信號(hào)處理的啟動(dòng)進(jìn)行控制的第一控制信號(hào)；第一和第二絕緣部分，其耦接到第一計(jì)算控制部分；以及第二計(jì)算控制部分，其耦接到第一和第二絕緣部分和信號(hào)處理部分，第二計(jì)算控制部分接收第一控制信號(hào)然后把對(duì)應(yīng)于第一控制信號(hào)的第二控制信號(hào)傳輸給信號(hào)處理部分。信號(hào)處理部分根據(jù)第二控制信號(hào)產(chǎn)生經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)。第二計(jì)算控制部分接收經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)，然后通過(guò)第二絕緣部分把與第一信號(hào)相關(guān)的數(shù)據(jù)傳輸給第一計(jì)算控制部分，之后切換到低功耗模式。
文檔編號(hào)G01F1/60GK101334303SQ20081012752
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者小池泰美, 志村徹, 石川郁光 申請(qǐng)人:橫河電機(jī)株式會(huì)社