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制造技术

本实用新型专利技术提供一种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，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送。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施加脉冲至过程控制回路。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。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种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，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送。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施加脉冲至过程控制回路。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。【专利说明】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
本使用新型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，本使用新型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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本技术提供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。根据一方面，工业过程变量变送器包括第二光学传感器，配置成从测量电路接收测量输出。 根据一方面，光学传感器和第二光学传感器配置成以推挽配置运行。 根据一方面，光学传感器和第二光学传感器提供输出信号至驱动开关装置的比较器。 根据一方面，电源电路包括电容器，该电容器布置成在开关装置处于接通状态下时提供电力至光学传感器。 根据一方面，电源电路包括电容器，该电容器布置成在开关装置处于接通状态下时提供电力至比较器。 根据一方面，电源包括电流源。 根据一方面，电流源被温度补偿。 根据一方面，电流源配置成在开关装置处于关断状态下时为电容器充电。 根据一方面，电源电路包括二极管，以在开关装置处于接通状态下时防止所存储的电力的放电。 根据一方面，工业过程变量变送器包括至少一个电阻器，配置成限制能够从输出电路供给至过程控制回路的电力。 根据一方面，工业过程变量变送器包括配置成施加磁场至过程流体流的磁线圈，并且其中过程变量传感器包括配置成感测与流速相关的EMF的一对电极。 【专利附图】【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不意图。 【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，本使用新型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中本使用新型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。 根据本质安全设计要求，与测量流动相关的信息利用光学耦合技术被从测量电路154发送至输出电路158。具体地，以推挽配置使用两个光耦合器。虽然图中显示单向通信，但是通过利用附加的光耦合器也可以实施双向通信。由发送光信号204至光学传感器200的光源196形成第一光稱合器。通过发送光信号206至光学传感器202的光源198形成第二光耦合器。使用光耦合器允许在两个电路154、158之间没有电连接的情况下在两者之间发送数据。在一些现有技术配置中，为了满足本质安全要求，输出电路158需要与测量电路154分离的隔离电源或电力供应和/或其它隔离技术。然而，在本文中所讨论的配置中，用通过回路160接收到的电力为输出电路158供电。这简化了电路设计和安装要求。 图3是简化电气示意图，示出了输出电路158通过过程控制回路160耦合至位置或部位180。位置或部位180可以是与磁流量计20间隔开的任何位置或部位。示例包括远程位置、中央控制室、监控站等。输出电路158通过回路连接器172和174耦合至回路160。在远程位置180处的电路被模拟为上拉电阻器182和电压源184，该电压源184为回路160提供电力供应。脉冲计数器186配置成监控在回路160上所承载的脉冲，该脉冲被输出电路158发送并且与所测量的过程变量相关联。 输出电路158大体包括输出晶体管190、电源192和驱动电路194。驱动电路194配置成以推挽方式运行并且包括光学传感器200、202，光学传感器200、202是分别从测量电路154接收信号204和206的光隔离器的接收部分。这种推挽配置提供对正从测量电路154发送至输出电路158的信号的大的噪音抗扰度。光学传感器20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种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，其特征在于，包括： 过程变量传感器，配置成感测过程变量； 耦合至过程变量传感器的测量电路，配置成提供作为过程变量的函数的测量输送； 输出电路，包括： 回路连接，配置成耦合至过程控制回路； 光学传感器，配置成从测量电路接收测量输出； 开关装置，配置成响应于来自光学传感器的输出将脉冲施加至过程控制回路；和 电源电路，配置成用通过过程控制回路和回路连接从电力源接收的电力为光学传感器供电。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：科尔克·阿兰·亨特，乔丹·丹尼斯·卢赫特，贾里德·詹姆斯·德雷尔，布鲁斯·大卫·罗夫纳，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：新型
国别省市：美国;US