线圈装置和由其形成的机电开关或测量变换器制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种线圈装置，包括：电线圈；衔铁，能够在第一端位置与第二端位置之间移动；电子开关，能够在至少两个开关状态之间切换；控制和监视电路，用于产生致动电子开关的开关信号；以及工作电路，用于提供工作电压和表示在借助于电线圈形成的线圈电路中流动的电流的时间曲线的电流测量信号。控制和监视电路使用电流测量信号来执行电线圈的检查。机电开关又包括：第一开关触点，能够在第一开关位置与第二开关位置之间移动；第二开关触点；以及用于致动开关触点的根据本发明专利技术的线圈装置，而除了这种机电开关外，测量变送器也包括测量电路，用于接收取决于物料或化学测量变量和/或表示所述测量变量时间曲线的至少一个拾取信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种线圈布置，该线圈布置借助于电线圈和可在两个端位置之间移动的衔铁形成。此外，本专利技术涉及一种借助于这种线圈布置形成的机电开关和测量变送器、相应地具有这种机电开关的测量装置。
技术介绍
测量装置有时也称为现场设备，应用于工业测量和自动化技术中，特别是还关于用于通过使用化学、物理或生物过程和/或直接安装在相应工厂的工业工厂的自动化控制从原材料或初始材料生产产品的化学过程或程序的自动化，诸如例如，科里奥利质量流量测量装置、和密度测量装置、磁感应流量测量装置、涡流测量装置、超声流量测量装置、热质量流量测量装置、压力测量装置、料位测量装置、温度测量装置、pH测量装置等，该测量装置用于确定表示时间可变的物理和/或化学被测量变量的被测量值以及在各种情况下产生用于在相应测量装置外部传送被测量值的至少一个-数字或模拟-被测量值信号。待借助于相应测量装置记录的被测量变量取决于应用能够是例如被输送、相应地保持在诸如例如管道或罐的对应容器中的液体介质、粉末介质、蒸汽介质或气体介质的质量流量、密度、粘度、料位-或极限水平、压力、PH值、电导率或温度等。本身对本领域技术人员已知的这种测量装置尤其在EP-A1591977、GB-A2,229,897、US-A2001/0016802、US-A2010/0026322、US-A2011/0062942、US-A5,672,975、US-A6,014,100、US-A6,140,940、US-B6,452,493、US-B6,472,884、US-B6,684,340、US-B7,162,651、US-B7,296,482、US-B7,630,844、US-B7,778,784、US-B7,792,646、WO-A00/26739、WO-A00/48157、WO-A01/71291、WO-A03/106931、WO-A2008/091548、WO-A2009/002341、WO-A2011/005938、WO-A2012/009003、WO-A2012/159683、WO-A2012/163608、、WO-A88/02476、WO-A88/02853、WO-A94/20940、WO-A95/08123、WO-A95/08758中或也在本申请人的未预公布的国际申请PCT/EP2013/074632中公开，相应地由本申请人例如在名称t-trendATT12、FlowphantTDTT31、Promag53H、Prowirl73F、PromassE200、PromassF200、Promass83X或Promass84F下产业地销售。上述类型的测量装置通常通过将用于记录相应过程变量的物理-电或化学-电测量变换器和与其电联接的测量变送器相关联来形成。所述测量变换器最常被实例化为应用于容纳介质的容器的壁中或者输送介质的管线、例如管道的过程中，并且首先产生与待记录的被测量变量一致的，即表示其作为时间的函数的值的至少一个模拟电变换器信号。电变换器信号又能够借助于与测量变换器电连接的相应测量变送器的变送器电子器件进一步处理，使得在测量装置的操作期间，被测量变量的对应被测量值借助于变送器电子器件确定。工业级测量装置的变送器电子器件最常容纳在比较坚固的、例如防撞击、抗压、防爆和/或防风雨的变送器壳体中。这种壳体能够布置成，例如从测量变换器去除或仅经由柔性电缆与测量变换器连接；然而，壳体还能够直接布置在测量变换器上，相应地在单独容纳测量变换器的测量变换器壳体上。为了处理变换器信号，特别是即为了产生表示具体被测量变量的数字被测量值并且为了将这种被测量值转换成至少一个被测量值信号，所述至少一个被测量值信号能够在测量变送器、相应地由其形成的测量装置的外部传递和评估，变送器电子器件此外包括对应测量电路。如尤其也在上述US-A2001/0016802、US-A2010/0026322、US-A2011/0062942、US-B7,630,844、US-B7,792,646、US-B7,778,784、US-B6,452,493、US-A6,014,100、WO-A95/08123或WO-A2012/009003中公开的，测量电路在所讨论类型的现代测量装置的情况下最常借助于微处理器形成，该微处理器经由对应信号输入馈送变换器信号(例如变换器信号已经早期借助于单独模拟数字转换器数字化)。尤其，微处理器还被提供来基于信号输入上的(在给定情况下，早期数字化的)变换器信号来产生被测量值序列，即瞬时表示在不同的时间点的被测量变量的序列数字被测量值。借助于测量电路产生的被测量值以电数字或电模拟被测量值信号的形式、例如以对应地调制在4-20mA的范围内的模拟信号电流的形式提供到电路输出上，该电路输出同样位于变送器壳体内并且在各种情况下用作接口。此外，所谓的频率输出、即以二进制矩形信号的脉冲序列频率对被测量值进行编码的电路输出，或者所谓的脉冲输出、即以脉冲的形式信号表示到达早期可选择的量化的数量单元电路输出，也通常用于使被测量值可用。所讨论类型的测量装置能够对提供被测量值信号的电路输出的补充或替代地也具有电路输出-有时也被称为开关或继电器输出电路输出-，该电路输出选择性地适于接通、相应地断开部分地在测量装置的外部延伸的并且有时也被称为负载电流回路的电路，以相应地输出信号，最常是二进制信号，例如呈用于向远程报告系统报告相应测量装置的工作状态和/或传送错误报告、相应地警报的状态信号的形式、或者呈用于用信号表示达到预定阈值和/或用于立即致动连接到测量装置的外部电气装置的开关信号的形式，该外部电气装置例如是额外测量装置或者然而还有阀、泵或电动机。这种电路输出能够例如借助于诸如例如晶体管或晶闸管的电子半导体开关元件形成，相应地实例化为半导体继电器(固态继电器)；然而，借助于机电继电器形成的电路输出仍在广泛使用，因此机电开关位于变送器壳体内并且与变送器电子器件电连接、相应地由其操作。安装在测量变送器的电路输出中的这种机电开关、相应地继电器在各种情况下包括：借助于至少一个电线圈形成的线圈布置和可与其一起移动从而在第一端位置与第二端位置之间机械被致动的第一开关触点，以及第二开关触点。为了实现两个不同的开关位置的目的，所述第一开关触点适于在第一开关位置中与第二开关触点间隔开，以形成高电阻的、相应地电绝缘的空气路径，并且在第二开关位置中接触第二开关触点，以形成低欧姆的、相应地导电的连接。线圈布置的线圈包括线圈芯和包围线圈芯的电流导体。此外，磁路借助于线圈芯以及可在第一端位置和第二端位置之间移动的线圈布置的衔铁、例如永磁衔铁和/或金属衔铁形成，其中线圈设置成将电流引入电流导体中并且将电流转换成作用在线圈芯与衔铁之间的用于移动衔铁的磁力，并且其中，衔铁设置成在从其第一端位置移动到其第二端位置的情况下将第一开关触点从其第一开关位置移动到其第二开关位置，从而致动机电开关。上述类型的线圈布置，特别是即实例化为测量变送器的电路输出的部件的线圈布置此外包括：电控制电子开关，例如借助于诸如例如可以在至少两个开关状态之间切换的晶体管的至少一个电子半导体元件形成的电子开关；以及控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线圈布置，包括：‑电线圈(10)，所述电线圈(10)具有‑‑线圈芯(11)，所述线圈芯(11)特别是软磁材料和/或铁磁体，以及‑‑电流导体(12)，所述电流导体(12)特别是铜或铜合金，所述电流导体围绕所述线圈芯，特别是，即借助于缠绕在所述线圈芯上的线圈线形成和/或借助于形成在包围所述线圈芯的电路卡上的螺旋或旋涡形导电迹线形成，‑衔铁(20)，所述衔铁(20)能够在第一端位置(I)与第二端位置(II)之间移动，所述衔铁(20)特别是永磁衔铁，特别是具有大于10的相对导磁率μr(μr＞10)的材料和/或金属的衔铁；‑电子开关(30)，所述电子开关(30)能够在至少两种开关状态之间切换，所述电子开关(30)特别是电控制电子开关，特别是借助于至少一个晶体管形成的电子开关；‑控制和监视电路(40)，特别是借助于微处理器形成的控制和监视电路，用于产生致动所述电子开关(30)的具有可变信号电平的开关信号(ctrl)，特别是二进制和/或电开关信号；以及‑工作电路(50)，所述工作电路(50)用于提供工作电压(UN)，特别是单极性工作电压；‑‑其中，以下述方式借助于所述线圈芯(11)和所述衔铁(20)形成磁路：使得所述磁路具有取决于所述衔铁的位置的磁阻Rm，特别是使得在所述衔铁处于所述第一端位置(I)的情况下的所述磁阻Rm小于在所述衔铁处于所述第二端位置的情况下的所述磁阻Rm，相应地使得所述线圈具有取决于所述衔铁的位置的电感L，特别是使得在所述衔铁处于所述第一端位置(I)的情况下的所述电感L大于在所述衔铁处于所述第二端位置的情况下的所述电感L；‑‑其中，所述线圈(10)适于引导所述电流导体(12)中的电流(ix)并且将所述电流转换成作用在所述线圈的线圈芯(11)与所述衔铁(30)之间并取决于所述电流(ix)的电流水平的磁力；‑其中，所述电子开关(30)适于‑‑以下述方式在第一开关状态下接通借助于所述工作电路、所述线圈和所述电子开关形成的线圈电流电路：使得所述线圈电流电路的电阻R然后具有合计特别是小于100Ω(欧姆)的第一电阻值，所述电阻R与接着由所述工作电压驱动并在所述线圈电流电路中流动的电流(ix)对抗，并且‑‑以下述方式在第二开关状态下断开所述线圈电流电路：使得所述线圈电流电路的电阻然后具有合计特别是大于10kΩ(千欧姆)并且大于所述第一电阻值、特别是大于所述第一电阻值的10倍的第二电阻值；‑其中，所述工作电路(50)适于提供表示作为时间的函数的、在所述线圈电流电路中流动的所述电流的电流测量信号(iM)，特别是具有与所述电流成比例的电压或者呈数字信号形式的电流测量信号；‑其中，所述控制和监视电路(40)适于有时提供具有第一信号电平值(H)的所述开关信号(ctrl)，所述第一信号电平值(H)引起所述电子开关的所述第一开关状态，‑其中，所述控制和监视电路(40)适于有时提供具有第二信号电平值(L)的所述开关信号，所述第二信号电平值(L)不同于所述第一信号电平值并引起所述电子开关的所述第二开关状态；并且‑其中，所述控制和监视电路(40)适于通过特别是以数字化形式施加所述电流测量信号(iM)来执行所述线圈(10)的检查，即‑‑检测所述线圈(10)的所述电感L是否具有对作为时间的函数的所述开关信号(ctrl)的依赖性，相应地具有与作为时间的函数的所述开关信号对应的、作为时间的函数的行为，和/或‑‑检测所述线圈(10)是否对以下变化做出反应：所述开关信号(ctrl)的所述信号电平随着其电感L的变化、特别是即随着其电感的增加而从所述第一信号电平(H)到所述第二信号电平(L)的变化，和/或‑‑检测所述线圈(10)是否对以下变化做出反应：所述开关信号(ctrl)的所述信号电平随着其电感L的变化，特别是即随着其电感L的减小而从所述第二信号电平(L)到所述第一信号电平(H)的变化。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.10 DE 102014108107.21.一种线圈布置，包括：-电线圈(10)，所述电线圈(10)具有--线圈芯(11)，所述线圈芯(11)特别是软磁材料和/或铁磁体，以及--电流导体(12)，所述电流导体(12)特别是铜或铜合金，所述电流导体围绕所述线圈芯，特别是，即借助于缠绕在所述线圈芯上的线圈线形成和/或借助于形成在包围所述线圈芯的电路卡上的螺旋或旋涡形导电迹线形成，-衔铁(20)，所述衔铁(20)能够在第一端位置(I)与第二端位置(II)之间移动，所述衔铁(20)特别是永磁衔铁，特别是具有大于10的相对导磁率μr(μr＞10)的材料和/或金属的衔铁；-电子开关(30)，所述电子开关(30)能够在至少两种开关状态之间切换，所述电子开关(30)特别是电控制电子开关，特别是借助于至少一个晶体管形成的电子开关；-控制和监视电路(40)，特别是借助于微处理器形成的控制和监视电路，用于产生致动所述电子开关(30)的具有可变信号电平的开关信号(ctrl)，特别是二进制和/或电开关信号；以及-工作电路(50)，所述工作电路(50)用于提供工作电压(UN)，特别是单极性工作电压；--其中，以下述方式借助于所述线圈芯(11)和所述衔铁(20)形成磁路：使得所述磁路具有取决于所述衔铁的位置的磁阻Rm，特别是使得在所述衔铁处于所述第一端位置(I)的情况下的所述磁阻Rm小于在所述衔铁处于所述第二端位置的情况下的所述磁阻Rm，相应地使得所述线圈具有取决于所述衔铁的位置的电感L，特别是使得在所述衔铁处于所述第一端位置(I)的情况下的所述电感L大于在所述衔铁处于所述第二端位置的情况下的所述电感L；--其中，所述线圈(10)适于引导所述电流导体(12)中的电流(ix)并且将所述电流转换成作用在所述线圈的线圈芯(11)与所述衔铁(30)之间并取决于所述电流(ix)的电流水平的磁力；-其中，所述电子开关(30)适于--以下述方式在第一开关状态下接通借助于所述工作电路、所述线圈和所述电子开关形成的线圈电流电路：使得所述线圈电流电路的电阻R然后具有合计特别是小于100Ω(欧姆)的第一电阻值，所述电阻R与接着由所述工作电压驱动并在所述线圈电流电路中流动的电流(ix)对抗，并且--以下述方式在第二开关状态下断开所述线圈电流电路：使得所述线圈电流电路的电阻然后具有合计特别是大于10kΩ(千欧姆)并且大于所述第一电阻值、特别是大于所述第一电阻值的10倍的第二电阻值；-其中，所述工作电路(50)适于提供表示作为时间的函数的、在所述线圈电流电路中流动的所述电流的电流测量信号(iM)，特别是具有与所述电流成比例的电压或者呈数字信号形式的电流测量信号；-其中，所述控制和监视电路(40)适于有时提供具有第一信号电平值(H)的所述开关信号(ctrl)，所述第一信号电平值(H)引起所述电子开关的所述第一开关状态，-其中，所述控制和监视电路(40)适于有时提供具有第二信号电平值(L)的所述开关信号，所述第二信号电平值(L)不同于所述第一信号电平值并引起所述电子开关的所述第二开关状态；并且-其中，所述控制和监视电路(40)适于通过特别是以数字化形式施加所述电流测量信号(iM)来执行所述线圈(10)的检查，即--检测所述线圈(10)的所述电感L是否具有对作为时间的函数的所述开关信号(ctrl)的依赖性，相应地具有与作为时间的函数的所述开关信号对应的、作为时间的函数的行为，和/或--检测所述线圈(10)是否对以下变化做出反应：所述开关信号(ctrl)的所述信号电平随着其电感L的变化、特别是即随着其电感的增加而从所述第一信号电平(H)到所述第二信号电平(L)的变化，和/或--检测所述线圈(10)是否对以下变化做出反应：所述开关信号(ctrl)的所述信号电平随着其电感L的变化，特别是即随着其电感L的减小而从所述第二信号电平(L)到所述第一信号电平(H)的变化。2.如前述权利要求中的一项所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路适于通过施加所述电流测量信号来检测所述线圈的缺陷、相应地所述线圈布置的缺陷，所述缺陷特别是因不仅在所述开关信号具有所述第一信号电平值的情况下而且在所述开关信号具有所述第二信号电平值的情况下所述衔铁都坚持在所述第一端位置中而引起、或者因不仅在所述开关信号具有所述第一信号电平值的情况下而且在所述开关信号具有所述第二信号电平值的情况下所述衔铁都坚持在所述第二端位置中而引起。3.如前述权利要求中的一项所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路适于使用数字化电流测量信号，即表示作为时间的函数的、在所述线圈电流电路中流动的所述电流的数字信号，来执行所述线圈的所述检查。4.如前述权利要求中的一项所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路(40)包括微处理器(μC)。5.如前一权利要求所述的线圈布置，-其中，所述控制和监视电路适于借助于所述微处理器产生所述开关信号；和/或-其中，所述控制和监视电路适于借助于所述微处理器执行所述线圈的所述检查；和/或-其中，所述控制和监视电路适于借助于所述微处理器处理所述电流测量信号。6.如前述权利要求中的一项所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路包括易失性数据存储器(RAM)，并且适于以使得所述数据存储器至少暂时保持至少一个数字电流值序列、即数字化电流测量信号的数字值的方式，特别是以即使得将表示所述线圈的断开事件的数字电流值序列(断开电流曲线)、即在所述电子开关从所述第一开关状态切换到所述第二开关状态之后作为时间的函数的在所述线圈中流动的所述电流至少暂时存储在所述数据存储器中的方式，和/或以将表示所述线圈的接通事件的数字电流值序列(接通电流曲线)、即在所述电子开关从所述第二开关状态切换到所述第一开关状态之后作为时间的函数的在所述线圈中流动的所述电流至少暂时存储在所述数据存储器中的方式，将所述电流测量信号至少作为提取物存储在所述数据存储器中。7.如前述权利要求中的一项所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路适于基于所述电流测量信号，特别是重复地确定，特别是即计算电流动态的特征值、即表征特别是在所述电子开关从所述第一开关状态切换到所述第二开关状态之后或在所述电子开关从所述第二开关状态切换到所述第一开关状态之后作为时间的函数的在所述线圈中流动的所述电流的特征变量的特征指标值、特别是即以所述电流的变化率或从起始时间点直到达到预定电流值为止所需的时间跨度的形式的特征值。8.如权利要求6和7所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路适于通过施加保存在所述易失性数据存储器(RAM)中的数字电流值、特别是即使用至少暂时保存在所述易失性数据存储器(RAM)中并且表示所述线圈的断开事件的数字电流值序列(断开电流曲线)和/或使用至少暂时保存在所述易失性数据存储器(RAM)中并且表示所述线圈的接通事件的数字电流值序列(接通电流曲线)来确定所述电流动态的特征值。9.如前一权利要求所述的线圈布置，其中，所述控制和监视电路适于通过对预定数目的数字电流值求和来确定所述电流动态的特征值，所述预定数目的数字电流值始于表示在预定起始时间点和/或在工作期间确定的起始时间点处在所述线圈电流电路中流动的电流的起始电流值。10.如权利要求7至...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿德里安·布鲁纳，马蒂亚斯·布鲁德曼，克里斯托夫·韦勒，
申请(专利权)人：恩德斯豪斯流量技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH