【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于确定过程变量并且经由双线电流回路向远程位置提供该过程变量的现场装置。
技术介绍
1、工业中通常使用现场装置来测量各种过程变量，例如压力、温度、流量或者产品物位。特别地，雷达物位计系统可以用于测量例如过程流体、颗粒化合物或者其他材料的产品的物位。
2、在雷达物位计系统中，电磁发射信号可以从布置在罐的顶部处的收发器朝向罐中的产品的表面传播，并且由发射信号在表面处的反射而产生的电磁反射信号返回至收发器。基于发射信号和反射信号，可以确定到产品的表面的距离，从该距离可以推导出罐中产品的物位。
3、在使用现场装置的许多设施(例如，过程工业设施)中，在现场装置与远程位置(例如，主机)之间存在现有布线。现有布线通常形成双线电流回路，该双线电流回路用于从主机到现场装置的命令的通信以及从现场装置到主机的指示过程变量的测量信号的通信。双线电流回路上的通信可以通过控制流过回路的电流来进行。在4ma至20ma回路中，测量信号例如可以是回路电流本身。作为对这种模拟电流电平的替选或补充，可以通过例如使用hart协议调制回路电流来传送数字信息。替选地，双线电流回路可以用于例如使用foundationtm现场总线通信协议的全数字通信。
4、除了能够在双线电流回路上接收和发送信号之外，现场装置可能需要能够使用从双线电流回路汲取的电力来操作。换言之，现场装置可以是回路供电现场装置。
5、对于某些类型的现场装置和/或测量情况，双线电流回路有时可能携载比现场装置的操作所需的电力更少的电力。
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7、在us2004/0074295中描述了一种这样的回路供电现场装置，其中能量存储电容器与稳压二极管(zener diode)并联地耦接以限制能量存储电容器两端的电压。在根据us2004/0074295的现场装置中，当能量存储电容器中的能量已经达到预定水平时，现场装置的测量电路最早被激活。
8、期望提供改进的回路供电现场装置，特别是允许对回路电流中快速变化的情况的改进的处理。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供改进的回路供电现场装置，特别是允许对回路电流中快速变化的情况的改进的处理。
2、因此，根据本专利技术的第一方面，提供了用于确定过程变量并且经由双线电流回路将过程变量提供至远程位置的现场装置，该现场装置包括：第一回路端子和第二回路端子，第一回路端子和第二回路端子用于以回路电流从第一回路端子到第二回路端子流过现场装置的电路的方式将现场装置连接至双线电流回路；测量单元，该测量单元用于使用经由双线电流回路接收的用于测量单元的操作的能量来确定过程变量；回路电流控制装置，该回路电流控制装置用于控制回路电流以对由测量单元确定的过程变量进行编码，回路电流控制装置设置在第一回路端子与电路的第一节点之间的电路中；非对称导电器件，该非对称导电器件设置在电路的第一节点与电路的第二节点之间的电路中，该非对称导电器件被配置成允许电流从第一节点朝向第二节点流过非对称导电器件，并且被配置成基本上阻止电流从第二节点朝向第一节点流过非对称导电器件；能量存储装置，该能量存储装置用于存储经由双线电流回路接收的能量，该能量存储装置设置在电路的第二节点与第二回路端子之间的电路中；以及可控分流调节器，该可控分流调节器设置在电路的第一节点与第二回路端子之间的电路中，与能量存储装置和非对称导电器件并联，其中，测量单元与能量存储装置并联地设置在电路的第二节点与第二回路端子之间的电路中。
3、通过“现场装置”应当被理解为确定过程变量并将指示该过程变量的测量信号传送至远程位置的任何装置。现场装置的示例包括用于确定诸如填充物位、温度、压力、流体流量等的过程变量的装置。
4、如在
技术介绍
部分中也提到的，测量信号例如可以是恒定电流和/或叠加在恒定电流上的时变电流。这种时变电流可以例如根据hart通信协议调制数字信息。
5、测量单元可以包括电力转换器，该电力转换器用于将来自双线电流回路的输入电力转换为用于为包括在测量单元中的测量电路供电的输出电力。这种电力转换器可以被配置成将电力转换器的输入端子两端的输入电压转换为电力转换器的输出端子两端的输出电压。测量单元可以具有第一电力端子和第二电力端子。测量单元的第一电力端子可以连接至现场装置的电路的第二节点，并且测量单元的第二电力端子可以连接至现场装置的第二回路端子。在测量单元包括电力转换器的实施方式中，测量单元的第一电力端子和第二电力端子可以是电力转换器的第一输入端子和第二输入端子。
6、本专利技术基于以下认识：具有与回路电流控制装置和能量存储装置串联的非对称导电器件以及与非对称导电器件和能量存储装置并联且与回路电流控制装置串联的可控分流调节器的电路配置具有可以益于回路供电现场装置的若干特性。
7、这种认识的基础是理解，由于双线电流回路的固有(电阻性)阻抗，当回路电流变化时，端子电压(从双线电流回路接收的现场装置的输入端子两端的电压)通常变化，双线电流回路主要在现场装置外部，在远程位置与现场装置之间。较低的回路电流致使双线电流回路的阻抗两端的电位降较小，并且因此致使现场装置的第一回路端子与第二回路端子两端的端子电压增加。
8、通过提供可控分流调节器，当端子电压增加时(当回路电流减小时)，可以增加能量存储装置两端的允许电压。这提供对双线电流回路上可用能量的更高效利用。
9、类似地，当回路电流增加时，可以在较低的端子电压下从回路接收预定的最小电力。然后，可以控制可控分流调节器以降低分流电压(回路电流的至少一部分被路由通过可控分流调节器的电压)，从而提供较低电压——在较低电压下现场装置可以操作——较低的所谓的启动(lift-off)电压。
10、此外，在当能量存储装置是“满的”(被充电以表现出能量存储装置两端的电压，该电压是可控分流调节器的分流电压)或者几乎“满的”时回路电流增加的情况下，提供在回路电流控制装置与能量存储装置之间串联连接的非对称导电器件允许回路电流控制装置两端的电压保持基本恒定，而无需通过可控分流调节器对能量存储装置进行放电。相反，通过仅使回路电流通过可控分流调节器，可以保持回路电流控制装置两端的电压恒定。这比需要通过可控分流调节器以足够快地将能量存储装置两端的电压降低到所需电平来保持回路电流控制装置两端的电压恒定的电流要小的多。此外，现场装置的电路中的电流的较小变化提供了回路电流中的较小变化(瞬变和/或噪声)，从而确保符合对双线电流回路上的hart通信的现有要求。此外，可控分流调节器不必被配置为用于高电流，这提供了更简单和更具成本效益的电路配置。
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【技术保护点】
1.一种用于确定过程变量并且经由双线电流回路将所述过程变量提供至远程位置的现场装置，所述现场装置包括：
2.根据权利要求1所述的现场装置，其中，所述能量存储装置包括电容器。
3.根据权利要求1或2所述的现场装置，其中，所述测量单元可操作地耦接至所述可控分流调节器，并且被配置成控制所述分流调节器的分流电压。
4.根据权利要求3所述的现场装置，其中，所述测量单元被配置成响应于所述回路电流的增加来控制所述可控分流调节器以减小所述分流调节器的所述分流电压。
5.根据权利要求3所述的现场装置，其中，所述测量单元被配置成响应于所述回路电流的减小来控制所述可控分流调节器以增加所述分流调节器的所述分流电压。
6.根据权利要求1或2所述的现场装置，其中，所述非对称导电器件表现出二极管特性。
7.根据权利要求1或2所述的现场装置，其中，所述非对称导电器件包括二极管。
8.根据权利要求1或2所述的现场装置，其中，所述测量单元可操作地耦接至所述回路电流控制装置，并且被配置成控制所述回路电流控制装置。
9.根据
10.根据权利要求9所述的现场装置，其中，所述处理电路被配置成控制所述收发器执行多个测量周期，每个测量周期包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于确定过程变量并且经由双线电流回路将所述过程变量提供至远程位置的现场装置，所述现场装置包括：
2.根据权利要求1所述的现场装置，其中，所述能量存储装置包括电容器。
3.根据权利要求1或2所述的现场装置，其中，所述测量单元可操作地耦接至所述可控分流调节器，并且被配置成控制所述分流调节器的分流电压。
4.根据权利要求3所述的现场装置，其中，所述测量单元被配置成响应于所述回路电流的增加来控制所述可控分流调节器以减小所述分流调节器的所述分流电压。
5.根据权利要求3所述的现场装置，其中，所述测量单元被配置成响应于所述回路电流的减小来控制所述可控分流调节器以增加所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：莱夫·尼尔森，
申请(专利权)人：罗斯蒙特储罐雷达股份公司，
类型：发明
国别省市：
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