检测断线的系统和方法技术方案

本发明专利技术的名称为检测断线的系统和方法。本发明专利技术提供了一种电路，其包括电源和通过开关电耦合到电源的传感器电路。该电路还包括电耦合到传感器电路的A/D转换器，该A/D转换器用于读取电阻元件两端的电压差以确定传感器电路的阻抗。本发明专利技术还提供了一种方法，其包括闭合将电源电耦合到传感器电路的开关，在电耦合到传感器电路的A/D转换器上测量电阻元件两端的电压差。该方法还包括基于该电压差确定传感器电路的阻抗。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的名称为。本专利技术提供了一种电路，其包括电源和通过开关电耦合到电源的传感器电路。该电路还包括电耦合到传感器电路的A/D转换器，该A/D转换器用于读取电阻元件两端的电压差以确定传感器电路的阻抗。本专利技术还提供了一种方法，其包括闭合将电源电耦合到传感器电路的开关，在电耦合到传感器电路的A/D转换器上测量电阻元件两端的电压差。该方法还包括基于该电压差确定传感器电路的阻抗。【专利说明】本申请要求2008年5月2日提交的，专利申请号为61/049828的临时申请的权益，该临时申请的公开内容并入本申请中。
本申请涉及断线的检测，特别是提供一种检测传感器电路中断线的方法和系统。
技术介绍
工业过程可以由采用传感器的电子系统部分地控制。一些工厂的自动化过程可能很重要且/或是对时间敏感的。错误的传感器值禁止传送到中央控制器以避免扰乱这些过程。 在过程控制系统中，很重要的是传回到中央控制器的所有过程数据是有效的。在断线事件发生时，若使用传统的断线检测系统，由于断线事件与模块的内部电路不同步，可能发送中间过程数据值。断线事件与内部电路的时序不同步可能导致中间数据结果被记录下来，即使这些中间数据不代表有效的传感器数据，而断线事件与内部电路的时序不同步在传统的断线检测电路中不会触发断线事件。 用于确定传感器线路完整性的方法典型地在传感器线路不完整时会导致传感器的输入值被迫变成无效状态的激励。在这种情况下，不总是能区分过电压/欠电压条件和断线事件。这些条件在一些过程控制系统中是不可接受的。
技术实现思路
本专利技术提供一种方法以确保在数据传送到中央控制器之前至传感器的线路对于每一个过程值是完整的。 本专利技术提供一种电路，包括电源和通过开关电耦合到该电源的传感器电路。该电路还包括电耦合到传感器电路的A/D转换器，该A/D转换器用于读取电阻元件两端的电压差从而确定传感器电路的阻抗。 在上述电路中，当开关断开时传感器电路可用于输出测量电压，A/D转换器可用于读取与物理量成比例的测量电压。 上述电路还可包括控制器，用于将传感器电路的阻抗与可接受的范围比较。这个可接受的范围表明断线情况不存在。控制器还用于当阻抗落入可接受范围时记录测量电压，控制器还可用于当阻抗落到可接受范围外时输出错误信号。 本专利技术还提供了一种方法，包括闭合使电源电耦合到传感器电路的开关，以及在电耦合到传感器电路的A/D转换器上测量电阻元件两端的电压差，该方法还包括基于该电压差确定传感器电路的阻抗。 本领域技术人员可以通过参考下面的详细说明书和附图明显得出本专利技术的这些以及其它优点。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本专利技术的检测断线的示例电路的电路原理图示； 图2是根据本专利技术的检测断线的示例方法的流程图示； 图3是图1所示示例电路中和/或图2所示示例方法采用的信号的时序波形图示； 图4是根据本专利技术的实施例的计算机的框图。 【具体实施方式】 本专利技术提供一种用于确定传感器线路完整性的新方法，该方法可用于区别过电压/欠电压的条件和断线事件。电路被施加偏压，使得在断线事件期间读数是在传感器的正常测量范围之外的幅度数量级以便可以与标准的过电压/欠电压条件区分开来。当传感器线路完整时，偏压将导致电压读数在传感器正常测量范围之外的区域中。例如，由电源输出的电压可能给传感器施加数量是测量电压最大值两倍的偏压，或替换地施加数量是测量电压最大值十倍的偏压。这样，用于非断线条件的电压读数不会明显受传感器接收的信号影响。 通过对传感器读数采样之后对断线监控器采样，只有该断线监控器的当前状态用于触发新的断线事件。然而，为了消除由于异步断线事件而产生的中间数据结果，断线监控器的当前状态以及之前状态可用于指示该线路在传感器的过程值发送到中央控制器之前是否是完整的。 图1示出了用于检测断线的系统，模数转换器100(在这里指A/D转换器100)包括输入101，102，103以及104。A/D转换器100的输入可以是成对的以测量电压差。例如，输入101和输入102(在这里指输入A或第一组输入)可测量传感器120两端的电压差。传感器120可以是热电偶(在这里指TC)，或其它合适的基于物理量的测量而产生电压差的传感器元件。传感器120测量对电压121进行驱动的物理量。 A/D转换器100还包括输入103和104 (这里指输入B或者第二组输入)，这两个输入是成对的用以测量指示断线条件的电压。A/D转换器100与控制器130通信，该控制器130操作为分析输入A/D转换器100的两电压差的数字化读数的。A/D转换器100可以替换成两个A/D转换器，例如一个A/D转换器具有输入101和102，另一个A/D转换器具有输入 103 和 104。 在图1中，电源140用来驱动断线检测系统。电源140可以是可变的直流电压源。替换的，电源140也可以是电流源，该电流源操作为驱动流过系统的电流以检测断线。开关150用于将来自电源140的电压或电流输出施加到系统上用以检测断线。开关150通过二极管151连接到传感器电路上，且通过电阻152连接到地161。图1所示的电路也可采用二极管和电阻的替换布置，任何数量的离散线性元件(这里指电阻元件)也可以按照本领域中公知的方式采用。第二电源141驱动参考源110，该第二电源141可以是可变的直流电压源或可以用来驱动电流流过系统以检测断线的电流源，其可替换的是电源140的另一个输出。参考源110为系统提供参考电压，该参考电压可以输入到A/D转换器110中。输入104可以读出系统的参考电压111。参考电压111可以设置为2.5V。替换地，参考电压111可以设置为任何合适的参考电压。 在A/D转换器100的输入101和102可以测量传感器输出电压112。当开关150闭合以允许断线检测系统运行时，传感器输出电压112可以是1.5V。传感器输出电压112和参考电压111例如可以相差-1V，这代表了电阻113两端的电压降。此断线压差表明存在断线条件。A/D转换器100的满量程电压条件输入101和102可以是+/-1.5V。在图1中，传感器输出电压112可由电阻114与地160隔尚。 在下面图1电路功能的说明中，使用热电偶/电压输入作为图解目的来解释传感器线路完整性监控电路。当确定线路连接的完整性时，开关150是闭合的。A/D转换器100的差分输入B (输入103和104)起作用，而输入A (输入101和102)是不起作用的。闭合开关150来将电源140(这里指Vpwr，例如5V)连接到传感器线路。这将引起电流流经传感器线路。位于B输入之间的电阻113两端的压降直接通过A/D转换器100的输入B测量。通过此电压，传感器线路的阻抗可以通过耦合到A/D转换器100的控制器130中的CPU计笪 ο 当测量传感器120 (这里指热电偶或TC)的电压121时，开关150断开。A/D转换器100的差分输入A起作用，而输入B不起作用。电压121的过程值或TC电势被测量。流经布置在参考电压111 (这里指Vref且例如2.5V)和地160之间的电阻113和114的偏置电流将传感器输出电压112 (这里指输入的共模电压)设置为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：电源；通过开关电耦合到电源上的传感器电路，其中电源偏压传感器电路，使得在断线事件期间读数是在传感器的正常测量范围之外的幅度数量级；以及电耦合到传感器电路上的A/D转换器，适用于经第二输入组读取电阻元件两端的电压差以确定传感器电路的第一阻抗,其特征在于，控制器，该控制器用于将传感器电路的第一阻抗与可接受的范围比较，该可接受的范围指示断线条件不存在，该控制器还用于比较传感器电路的第二阻抗，该第二阻抗由A/D转换器通过经所述第二输入组读取电阻元件两端的指示断线条件的第二电压差确定，该控制器还用于在第一阻抗和第二阻抗均落入该可接受的范围时记录经所述A/D转换器的第一输入组确定的测量电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RA维德尔，JF阿彻尔，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：美国;US