BRPI0721793B1

BRPI0721793B1 - Controlador de energia de instumento, e, método de controle de energia elétrica para prover de modo adaptativo uma tensão de saída e uma corrente de saída que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída constante

Info

Publication number: BRPI0721793B1
Application number: BRPI0721793-5A
Authority: BR
Inventors: M. Mansfield William
Original assignee: Micro Motion, Inc.
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2018-07-24
Also published as: JP2010531459A; US20100188064A1; KR101132785B1; MX2009013177A; WO2009002341A1; CA2691803C; AU2007355591B2; AU2007355591A1; CA2691803A1; KR20100025013A; EP2168024B1; BRPI0721793A2; PL2168024T3; US8332168B2; JP5323066B2; CN101730870A; EP2168024A1; KR20120003021A; DK2168024T3

Abstract

controlador de energia de intrumento, e. método de controle de energia elétrica para prover de modo adaptativo uma voltagem de saída e uma corrente de saída que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante. controlador de energia de instrumento (120) para prover de modo adaptativo uma voltagem de saída v~o e uma corrente de saída i~o que, juntas, matêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante p~o é provido. o controlador (120) inclui entradas (121) para receber uma energia de entrada p~i, saídas (122) para prover a energia de saída substancialmente constante p~o para uma carga de impedência variável l, e um trajeto de comunicação (126) para receber uma voltagem de carga v~i. o controlador de energia de intrumento (120) é configurado para determinar uma voltagem de entrada v~i e uma corrente de entrada i~i, determinar uma resistência efetiva r~i. de uma carga l e fixar a voltagem de saída v~o e a corrente de saída i~o baseada na voltagem de entrada v~i, na corrente de entrada i~i, e na resistência efetiva r~i. a voltagem de saída v~o é substancialmente independente da voltagem de entrada v~i. a voltagem de saída v~o e a corrente de saída v~o e a corrente de saída i~o são variadas para maximizar uma energia de carga p~i enquanto mantendo a energia elétrica de saída substancialmente constante p~o.

Description

(54) Título: CONTROLADOR DE ENERGIA DE INSTUMENTO, E, MÉTODO DE CONTROLE DE ENERGIA ELÉTRICA PARA PROVER DE MODO ADAPTATIVO UMA TENSÃO DE SAÍDA E UMA CORRENTE DE SAÍDA QUE, JUNTAS, MANTÊM UMA ENERGIA ELÉTRICA DE SAÍDA CONSTANTE (51) Int.CI.: G05F 1/575 (73) Titular(es): MICRO MOTION, INC.

(72) Inventor(es): WILLIAM M. MANSFIELD (85) Data do Início da Fase Nacional: 17/12/2009

CONTROLADOR DE ENERGIA DE INSTRUMENTO, E, MÉTODO DE

CONTROLE DE ENERGIA ELÉTRICA PARA PROVER DE MODO

ADAPTATIVO UMA TENSÃO DE -SAÍDA E UMA CORRENTE DE

SAÍDA QUE, JUNTAS, MANTÊM UMA ENERGIA ELÉTRICA DE

SAÍDA CONSTANTE

Antecedentes da Invenção

1. Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a um controlador de energia de instrumento e método e, mais particularmente, a um controlador de energia de instrumento e método para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po.

2. Descrição do Problema

Os medidores de fluxo são usados para medir a taxa de fluxo de massa, densidade, e outras características dos materiais fluidos. Os materiais fluidos podem compreender líquidos, gases, líquidos e gases combinados, sólidos em suspensão em líquidos, líquidos incluindo gases e sólidos em suspensão, etc. Um medidor de fluxo pode ser usado para medir uma taxa de fluxo (isto é, por medida de uma fluxo de massa através do medidor de fluxo) e pode ainda ser usado para determinar as proporções relativas dos componentes em uma corrente de fluxo.

Em muitos ambientes de controle de processo ou de automação industrial, um circuito de barramento ou barramento instrumentação é usado para conectar os vários tipos de dispositivos, como medidores de fluxo, por exemplo. O circuito de barramento é comumente usado para distribuir energia elétrica aos vários instrumentos ou dispositivos incorporados. Além disso, o circuito de barramento é também comumente usado para comunicar os dados tanto para como a partir do sensor ou dispositivo. Assim, o circuito de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 13/47 barramento é conectado a um dispositivo principal que pode fornecer a tensão elétrica regulada sobre o barramento e que pode trocar comunicações sobre o barramento. O dispositivo principal pode enviar comandos e/ou programação, dados, calibrações e outras configurações, etc., aos vários dispositivos conectados. O dispositivo principal também pode receber dados dos dispositivos conectados, incluindo dados de identificação, dados de calibração, dados de medição, dados operacionais, etc.

O dispositivo principal pode ainda compreender uma fonte de alimentação que é conectada a uma fonte de energia elétrica. O dispositivo principal tipicamente fornece energia elétrica sobre o circuito de barramento que é limitado em corrente, limitado em tensão e limitado em energia.

Durante a operação normal de um medidor de fluxo vibratório, como um densitômetro ou medidor de fluxo Coriolis, o consumo de corrente e exigência de tensão são relativamente estáveis. No entanto, quando o medidor de fluxo é inicialmente energizado, a vibração do dos tubos de fluxo do medidor gradual mente aumenta em frequência e amplitude. Devido à construção e o material dos tubos de fluxo e devido à massa adicionada de material fluído nos tubos de fluxo, os tubos de fluxo não podem ser imediatamente levados a uma amplitude vibracional alvo. Consequentemente, uma fase de partida irá requerer uma corrente elétrica acima da requerida para a operação normal. Assim, a corrente elétrica puxada na partida é maior é maior do que uma corrente durante a operação normal.

Um circuito de barramento pode compreender um circuito de barramento de 4-20 milíamp (mA), por exemplo. O barramento de 4-20 mA é um barramento de instrumentação padrão de dois fios que é tipicamente usado para conectar um instrumento único e é ainda capaz de ser usado para proporcionar comunicações entre um instrumento e um dispositivo hospedeiro. Alternativamente, o circuito de barramento pode compreender

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 14/47 outros protocolos ou padrões de barramento.

De acordo com as exigências dos métodos de proteção de segurança intrínseca, a energia elétrica-distribuída pelo dispositivo/fonte de alimentação principal é estritamente limitada por razões de segurança. Por exemplo, um protocolo de barramento de 4-20 mA pode ser limitado a 20mA de corrente elétrica e pode ainda ser limitado a 16-32 volts (V). A energia elétrica disponível para um dispositivo sobre o barramento é assim limitada.

Em alguns ambientes de operação, a partida do tubo de fluxo pode ser problemática. Um resultado da limitação de energia no tempo de partida é que o tempo de partida do tubo de fluxo é muito estendido, uma corrente em excesso não está disponível para elevar a amplitude vibracional do tubo ou tubos de fluxo.

Sumário da Solução

Um controlador de energia de instrumento para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancial mente constante Po é provido de acordo com uma forma de realização da invenção. O controlador de energia de instrumento compreende entradas para receber uma energia de entrada P_r, saídas para prover a energia de saída substancialmente constante

Po para uma carga de impedância variável L, e um trajeto de comunicação para receber uma tensão de carga Vl a partir de uma carga L. O controlador de energia de instrumento é configurado para determinar uma tensão de entrada Vi e uma corrente de entrada I[, determinar uma resistência efetiva Ri. de uma carga L e configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada I|, e na resistência efetiva Rl,. A tensão de saída Vo é substancialmente independente da tensão de entrada V]. A tensão de saída Vo e a corrente de saída Io são variadas de modo a maximizar uma energia de carga Pl sendo transferida para a carga de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 15/47 impedância variável L enquanto mantendo a energia elétrica de saída substancialmente constante PoUm método de controle de energia elétrica para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante P_o é provido de acordo com a invenção. O método compreende determinar uma tensão de entrada Vi e uma corrente de entrada f e determinar uma resistência efetiva Rl de uma carga de impedância variável L. O método ainda compreende fixar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada I], e na resistência efetiva Rl. A tensão de saída Vo é substancialmente independente da tensão de entrada Vj. A tensão de saída Vo e a corrente de saída Io são variadas de modo a maximizar uma energia de carga Pl sendo transferida para a carga de impedância variável L enquanto mantendo a energia elétrica de saída substancialmente constante Po.

Um método de controle de energia elétrica para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po é provido de acordo com a invenção. O método compreende determinar uma tensão de entrada Vi e uma corrente de entrada Ij e determinar uma resistência efetiva Rl de uma carga de impedância variável L. O método ainda compreende determinar se a resistência efetiva Rl está dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada. O método ainda compreende fixar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vj, na corrente de entrada Ii, e na resistência efetiva Rl se uma resistência efetiva Rl não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada. A tensão de saída Vo é substancialmente independente da tensão de entrada V). A tensão de saída Vo e a corrente de saída Io são variadas de modo a maximizar uma

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 16/47 energia de carga Pl sendo transferida para a carga de impedância variável L enquanto mantendo a energia elétrica de saída substancialmente constante PoAspectos da Invenção

Em um aspecto do controlador de energia de instrumento, a tensão de entrada Vi compreende uma tensão de entrada substancialmente fixada V].

Em outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a resistência efetiva Rj. compreende Rl ~ CiVlEm ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a tensão de saída Vo compreende Vo = C₂ #ι. ·

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a tensão de entrada V| e a corrente de entrada I| respondem a um circuito de barramento padrão.

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a tensão de entrada V] e a corrente de entrada I; respondem a um padrão intrinsecamente seguro (IS).

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a carga L compreende um medidor de fluxo vibratório e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório.

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a carga L compreende um medidor de fluxo Coriolis e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo Coriolis.

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, a carga L compreende um densitômetro vibratório e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do densitômetro vibratório.

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Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, o controlador de energia de instrumento é ainda configurado para determinar se a resistência efetiva Rl está dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada e configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada fi, e na resistência efetiva Ri. se a resistência efetiva Rl não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada.

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, o controlador de energia de instrumento ainda compreende uma alimentação de tensão configurada para fixar a tensão de saída Vo e uma alimentação de corrente configurada para fixar a corrente de saída lo.

Em ainda outro aspecto do controlador de energia de instrumento, o controlador de energia de instrumento ainda compreende um conversor de tensão de acionamento configurado para fixar a tensão de saída

Vo, uma fonte de corrente de acionamento configurada para prover a corrente de saída Io, e um controle acoplado ao conversor de tensão de acionamento, para uma carga L, e ao controle da corrente do circuito, com o controle configurado para controlar o conversor de tensão de acionamento e a fonte de corrente de acionamento para gerar a energia de saída substancialmente constante Po enquanto fixando tanto a tensão de saída Vo como a corrente de saída Io·

Em um aspecto do método, a tensão de entrada Vi compreende uma tensão de entrada substancial mente fixada V[.

Em outro aspecto do método, a resistência efetiva Rl compreende

Ri, — C[Vl.

Em ainda outro aspecto do método, a tensão de saída Vo compreende Vo = ·

Em ainda outro aspecto do método, a tensão de entrada V] e a

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 18/47 corrente de entrada li respondem a um circuito de barramento padrão.

Em ainda outro aspecto do método, a tensão de entrada Vi e a corrente de entrada l] respondem a um padrão intrinsecamente seguro (IS).

Em ainda outro aspecto do método, a carga L compreende um medidor de fluxo vibratório e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracionat de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório.

Em ainda outro aspecto do método, a carga L compreende a Medidor de fluxo Coriolis e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do medidor Coriolis.

Em ainda outro aspecto do método, a carga L compreende um densitômetro vibratório e a tensão de carga Vl está relacionada com a amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do densitômetro vibratório.

Em ainda outro aspecto do método, o método ainda compreende determinar se a resistência efetiva Rl está dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada e fixar a tensão de saída Vo e a corrente de saída lo baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada I[, e na resistência efetiva Rl se uma resistência efetiva Rl não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada.

Descrição dos Desenhos

Figura 1 mostra um medidor de fluxo compreendendo um conjunto de medidor de fluxo e eletrônica do medidor.

Figura 2 mostra um sistema de barramento de acordo com uma forma de realização da invenção.

Figura 3 mostra um controlador de energia de instrumento de acordo com uma forma de realização da invenção.

Figura 4 é um gráfico de um valor absoluto de tensão de uma

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 19/47 bobina de acionador V_cmf, uma tensão de carga Vl (onde Vt compreende V_emf mais uma tensão devido a uma resistência RL da carga/acionador ), e uma corrente de saída Io.

Figura 5 é um fluxograma de um método para prover de modo 5 adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po de acordo com uma forma de realização da invenção.

Figura 6 é um fluxograma de um método para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po de acordo com uma forma de realização da invenção.

Figura 7 mostra o controlador de energia de instrumento de acordo com uma forma de realização da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Figuras 1-7 e a descrição seguinte mostram exemplos específicos para ensinar ao versado na técnica como realizar e usar o melhor modo da invenção. Para os fins de ensinar os princípios inventivos, alguns aspectos convencionais foram simplificados ou omitidos. O versado na técnica irá apreciar variações destes exemplos que estão dentro do escopo da invenção. O versado na técnica irá notar que aspectos descritos abaixo podem ser combinados em vários modos para formar variações múltiplas da invenção. Como resultado a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos abaixo, mas somente pelas reivindicações e seus equivalentes.

Figura 1 mostra um medidor de fluxo 5 compreendendo um conjunto de medidor de fluxo 10 e eletrônica do medidor 20. A eletrônica do medidor 20 é conectada ao conjunto do medidor 10 via fios condutores 100 e é configurada para prover medições de uma ou mais dentre uma densidade, taxa de fluxo de massa, taxa de fluxo de volume, fluxo de massa totalizado,

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 20/47 temperatura, e outra informação sobre um trajeto de comunicação 26. Deve ser evidente para o versado na técnica que a presente invenção pode ser usada em qualquer tipo de medidor de fluxo Coriolis sem levar em conta o número de acionadores, sensores de desvio, condutos de fluxo, ou o modo de operação de vibração. Além disso, deve ser reconhecido que o medidor de fluxo 5 pode compreender alternativamente um densitômetro vibratório.

O conjunto de medidor de fluxo 10 inclui um par de flanges 101 e 101', distribuidores 102 e 102’, um acionador 104, sensores de desvio 105105', e condutos de fluxo 103A e 103B. O acionador 104 e os sensores de desvio 105 e 105’ são conectados aos condutos de fluxo 103 A e 103B.

Os flanges 101 e 10Γ são fixados aos distribuidores 102 e 102'. Os distribuidores 102 e 102' podem ser fixados em extremidades opostas de um espaçador 106. Espaçador 106 mantém espaçamento entre distribuidores 102 e 102* a fim de evitar indesejadas vibrações nos condutos de fluxo 103A e

103B. Quando o conjunto de medidor de fluxo 10 é inserido em um sistema de conduto (não mostrado) que transporta o material fluido sendo medido, o material fluido entra no conjunto de medidor de fluxo 10 através do flange 101, passa através do distribuidor de entrada 102 onde a quantidade total de material fluido é dirigida para entrar nos condutos de fluxo 103A e 103B, flui através dos condutos de fluxo 103A e 103B e volta no distribuidor de saída 102', onde ele sai do conjunto do medidor 10 através do flange 101’.

Os condutos de fluxo 103 A e 103B são selecionados e montados de modo apropriado no distribuidor de entrada 102 e no distribuidor de saída 102' de modo a ter substancialmente a mesma distribuição de massa, momentos de inércia e módulos elásticos sobre os eixos de curvatura W--W e W-W' respectivamente. Os condutos de fluxo 103A e 103B se estendem voltados para fora a partir dos distribuidores 102 e 102’ em um modo essencialmente paralelo.

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Os condutos de fluxo 103A e 103B são acionados pelo acionador 104 em direções opostas em tomo dos eixos de curvatura respectivos W e W' e em que é chamada a primeira dentre o modo de curvatura de fase do medidor de fluxo 5, O acionador 104 pode compreender uma dentre muitas disposições bem conhecidas, como um imã montado no conduto de fluxo 103A e uma bobina oposta montada no conduto de fluxo 103B. Uma corrente alternada é passada através da bobina oposta para levar ambos os condutos a oscilar. Um sinal de acionamento apropriado é aplicado pela eletrônica do medidor 20 ao acionador 104 via o fio condutor 110.

A eletrônica do medidor 20 recebe sinais de sensor sobre os fios condutores 111 e 11 Γ, respectivamente. A eletrônica do medidor 20 produz um sinal de acionamento no fio condutor 110 que leva o acionador 104 a oscilar os condutos de fluxo 103A e 103B. A eletrônica do medidor 20 processa os sinais de velocidade à esquerda e à direita dos sensores de desvio

105 e 105' a fim de computar uma taxa de fluxo de massa. O trajeto de comunicação 26 provê um meio de entrada e um de saída que permite à eletrônica do medidor 20 fazer interface com um operador ou com outros sistemas eletrônicos. Uma descrição da Figura 1 é provida apenas como um exemplo da operação de um medidor de fluxo Coríolis e não se destina a limitar os ensinamentos da presente invenção.

Figura 2 mostra um sistema de barramento 200 de acordo com uma forma de realização da invenção. O sistema de barramento 200 incluí uma alimentação de energia para o circuito 110 conectado a um circuito de barramento 112. O ambiente do medidor de fluxo 100 ainda pode incluir um controlador de energia de instrumento 120 acoplado ao circuito de barramento 112. Em algumas formas de realização, o controlador de energia de instrumento 120 provê de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 22/47 substancialmente constante Po. A energia de saída PO pode ser provida para uma carga de impedância variável L, como o medidor de fluxo vibratório 5 ou outro instrumento de barramento 5.

A alimentação de energia para o circuito 110 pode ter uma saída de tensão fixada ou limitada e uma saída de corrente fixada ou limitada. Em uma fonte de alimentação IS, a energia elétrica fornecida (incluindo especificamente a corrente elétrica fornecida) é limitada a fim de evitar combustão ou explosão quando usada em um ambiente perigoso. Em algumas formas de realização, a alimentação de energia para o circuito 110 compreende uma fonte de alimentação intrinsecamente segura (IS). Assim, a alimentação de energia para o circuito 110 pode responder a um padrão de segurança específico.

Vários dispositivos conectados ao circuito de barramento 112 podem enviar dados e outra forma se comunicar com a alimentação de energia para o circuito 110. Onde a alimentação de energia para o circuito 110 está atrás de uma barreira IS, por exemplo, a alimentação de energia para o circuito 110 pode abastecer os dados e comunicações para outros dispositivos, incluindo equipamento de monitoração e/ou gravação, um transmissor para comunicação com outros dispositivos, um mostrador para o operador, etc.

Circuito de barramento 112 pode receber um ou mais instrumentos de barramento 5 e pode prover energia elétrica a um ou mais instrumentos 5. O circuito de barramento 112 pode transferir comunicações entre a alimentação de energia para o circuito 110 e um ou mais instrumentos de barramento 5. O circuito de barramento 112 pode incluir barramentos de multi-dispositivos (como de barramento campo de base, por exemplo), assim como circuitos de dispositivo único (barramento 4-20mA, por exemplo).

O controlador de energia de instrumento 120 inclui entradas 121 e saídas 122. O controlador de energia de instrumento 120 recebe energia

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 23/47 elétrica nas entradas 121 a partir da alimentação de energia para o circuito 110 via o circuito de barramento 112. O controlador de energia de instrumento 120 provê energia elétrica, a um ou mais instrumentos de barramento conectados 5 nas saídas 122 e adicionalmente pode transferir comunicações entre um instrumento de barramento conectado 5 e a alimentação de energia para o circuito 110. O controlador de energia de instrumento 120 provê uma energia elétrica substancialmente constante a um ou mais instrumentos de barramento conectados 5.

Na realização mostrada, o instrumento de barramento conectado

5 compreende um medidor de fluxo vibratório que é acoplado ao controlador de energia de instrumento 120. O instrumento do barramento 5 pode incluir um conjunto medidor 10 e uma eletrônica do medidor 20, como acima discutido. No entanto, entende-se que outros instrumentos de barramento 5 podem ser conectados aocontrolador de energia de instrumento 120.

O controlador de energia de instrumento 120 inclui um trajeto de comunicação 126. O controlador de energia de instrumento 120 troca comunicações com a alimentação de energia para o circuito 110 sobre o circuito de barramento 112. Além disso, o trajeto de comunicação 126 troca comunicações entre o instrumento do barramento 5 e o controlador de energia de instrumento 120. O controlador de energia de instrumento 120 assim pode abastecer comunicações entre a alimentação de energia para o circuito 110 e o instrumento do barramento 5. Além disso, o controlador de energia de instrumento 120 pode traduzir/ converter as comunicações. Por exemplo, se a eletrônica do medidor 20 gerar sinais de comunicação digital, o controlador de energia de instrumento 120 pode converter os sinais de medição digital em níveis de corrente analógicos que são adequados como corrente do circuito II.

Comunicação sobre o circuito de barramento 112 de acordo com alguns protocolos acarreta variar a corrente elétrica do circuito f fluindo

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 24/47 através do circuito de barramento 112. De acordo com pelo menos um protocolo de barramento de instrumentação, a corrente do circuito II é variada entre 4 miliamps (mA) e 20mA quando o instrumento do barramento 5 está operando e assim constitui um sinal de medição analógico. A eletrônica do medidor 20 irá controlar a corrente do circuito II por sinais enviados a um controlador de energia de instrumento 120 e de acordo com a taxa de fluxo de massa medida de um material fluido através do conjunto medidor 10. Quando não se nota fluxo através do conjunto medidor 10, ou onde o instrumento do barramento 5 não está em modo operacional, a corrente do circuito II pode ser mantida em menos do que 4mA, de acordo com um protocolo de barramento de instrumentação relevante.

No entanto, um protocolo IS de barramento concordante limita a energia total que pode ser distribuída para o instrumento do barramento 5, como um medidor de fluxo 5, por exemplo. O instrumento do barramento 5 não pode receber mais energia (P) do que é disponível sobre o circuito de barramento 112. Energia elétrica (P) é definida como tensão (V) multiplicada pela corrente (Ϊ), ou:

P-V*l (1)

Medidores de fluxo vibratórios, como medidores de fluxo

Coriolis e densitômetros vibratórios, oscilam pela aplicação de corrente elétrica a uma bobina de acionamento montada em um tubo, criando um campo magnético que aciona um imã no tubo oposto. A força (F) entre a bobina e imã é proporcional à potência do campo magnético do imã (B), a corrente (i) na bobina e o comprimento (L) da bobina, como expressado na equação:

F = BiL (2)

A medida que aumenta a amplitude do tubo, uma tensão (isto é,

EMF) é desenvolvida na bobina. A tensão é proporcional à amplitude de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 25/47 vibração no tubo de fluxo. A fim de manter uma amplitude de acionamento particular, a tensão de acionamento deve ser pelo menos tão grande como a tensão EMF na bobina associada com a amplitude. No entanto, na prática, a tensão de acionamento deve ser maior do que EMF da bobina para superar a queda de tensão devido à resistência em série da bobina.

A energia média consumida pelo conjunto medidor 10 é o produto da corrente de acionamento da bobina multiplicado pelo EMF de acionamento da bobina. Os medidores de fluxo Coriolis têm sido tipicamente projetados para produzir tensões EMF da bobina de acionamento EMF na faixa de 2V a 5V e para consumir uma corrente de acionamento de 1 a lOmA na amplitude vibracional alvo. Em contraste, um transmissor típico para um medidor de fluxo foi projetado para fornecer 10V a até lOOmA ao acionador 104. A tensão de acionamento em excesso permite a tensão EMF do sensor máxima mais a de topo para acomodar uma resistência em série. A corrente de acionamento em excesso provê energia adicional ao sistema quando condições de fluxo de processo adversas consomem energia de acionamento adicional, como durante a ocorrência de ar arrastado, por exemplo. A corrente de acionamento em excesso também serve para superar a inércia do conjunto medidor 10 na partida, deixando que a amplitude alvo seja alcançada relativamente de modo rápido, talvez um a dois segundos, por exemplo.

A tensão limitada e a corrente disponível em um ambiente de barramento IS apresentam vários problemas para um medidor de fluxo vibratório. As limitações de energia inerentes em um dispositivo de barramento energizado a partir de um circuito limitam a corrente de acionamento máxima, reduzindo a capacidade para manter a amplitude vibracional alvo sob condições de fluxo adversas. Como um resultado, a vibração dos tubos de fluxo pode não conseguir ser satisfatoriamente mantida durante as condições de fluxo adversas. Por exemplo, onde está ar arrastado

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 26/47 presente no material fluido, os tubos de fluxo irão naturalmente vibrar em uma frequência maior. O ar arrastado pode compreender bolhas, fluxo estratificado ou fluxo tampão, por exemplo. Durante o fluxo tampão, a frequência vibracional pode precisar flutuar rapidamente.

Outro problema significante em um ambiente de barramento IS é a provisão de energia elétrica ao conjunto do medidor 10 durante a partida. A vibração do conjunto medidor 10 desde repouso até uma frequência substancialmente ressonante leva tempo e corrente elétrica até sua obtenção. O tempo de partida para a vibração do conduto ou condutos de fluxo é aumentado em duração à medida que a capacidade de corrente é diminuída. A corrente de acionamento restringida inevitavelmente estende o tempo requerido para alcançar a amplitude alvo na partida, que em uma topologia padrão pode ser tão longo como de quatro minutos, dependendo do tamanho do tubo de fluxo e outros fatores. Assim, um tempo de partida para um conjunto de medidor de fluxo pode ser muito aumentado onde corrente elétrica é limitada devido às considerações de IS. Um tempo de partida do medidor muito estendido é indesejável ou mesmo inaceitável para a maior parte dos clientes do medidor de fluxo.

Durante a partida do medidor de fluxo, uma tensão de saída Vo pode ser mantida levemente acima de um nível de tensão de resposta a partir de uma carga (isto é, o instrumento do barramento 5). Assim, a corrente de saída Io pode ser um máximo no começo da partida do medidor de fluxo, como uma menor tensão de saída Vo permite uma maior corrente de saída Io a ser produzida pelo controlador de energia de instrumento 120. A medida que a amplitude vibracional do conjunto medidor 10 aumenta, a tensão de saída Vo pode ser aumentada e a corrente de saída I_o pode ser diminuída.

Na técnica anterior, estes inconvenientes têm levado à energia aplicada no acionador ser muito menor do que a energia disponível. A

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 27/47 abordagem da técnica anterior é simplesmente limitar a corrente de saída Io para o instrumento do barramento 5 enquanto não limitando a tensão de saída Vo. No entanto, a tensão de saída Vo pode ser muito maior do que é necessário, especialmente onde o conjunto medidor 10 está abaixo da amplitude vibracional alvo. Consequentemente, a energia aplicada é muito menor do que a energia disponível, especialmente durante os períodos de exigência de corrente elevada.

O controlador de energia de instrumento 120 de acordo com a invenção provê a energia de saída substancialmente constante Po ao instrumento de barramento conectado 5. O controlador de energia de instrumento 120 varia tanto a tensão alimentada como a corrente alimentada. Em algumas formas de realização, o controlador de energia de instrumento 120 aumenta a corrente de saída Io por redução da tensão de saída Vo. O controlador de energia de instrumento 120 assim otimiza a energia elétrica de saída Po que é alimentada ao instrumento de barramento conectado 5. O controlador de energia de instrumento 120 pode manter a tensão de saída Vo apenas levemente maior do que a amplitude de resposta vibracional, por exemplo, a tensão de saída Vo menor ativa o controlador de energia de instrumento 120 para prover uma corrente de saída fo maior.

Consequentemente, enquanto mantendo a energia de saída substancialmente constante Po, o controlador de energia de instrumento 120 pode reduzir o tempo de partida do medidor de fluxo e pode aumentar a capacidade do medidor de fluxo para se adaptar às condições de fluxo mudando, incluindo condições de fluxo de múltiplas fases.

Em algumas formas de realização, a tensão de saída Vo e a corrente de saída I_o podem ser variadas entre níveis discretos fixados. Alternativamente, a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io podem ser continuamente variadas.

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O controlador de energia de instrumento 120 é mostrado como um componente separado. No entanto, deve ser entendido que o controlador de energia de instrumento 120 pode aiternativamente compreender um componente ou porção do instrumento de barramento conectado 5, como uma porção integrante da eletrônica do medidor 20, por exemplo .

Figura 3 mostra o controlador de energia de instrumento 120 de acordo com uma forma de realização da invenção. Em algumas formas de realização, controlador de energia de instrumento 120 provê adaptativamente uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po. A energia de saída PO pode ser provida para uma carga de impedância variável L, como o medidor de fluxo vibratório 5 ou outro instrumento de barramento 5.

Na forma de realização mostrada, o controlador de energia de instrumento 120 compreende um controlador de tensão 310 e um controlador de corrente 320. O controlador de tensão 310 pode variar a tensão de saída Vo- O controlador de corrente 320 pode variar a corrente de saída Io- A linha de comunicação 126 (não mostrada) pode ser acoplada a um ou ambos dentre o controlador de tensão 310 e o controlador de corrente 320. A linha de comunicação 126 pode comunicar o nível de tensão de resposta ao controlador de tensão 310 e ao controlador de corrente 320. Além disso, a linha de comunicação 126 pode comunicar outra informação para o controlador de tensão 310 e para o controlador de corrente 320.

O controlador de tensão 310 e o controlador de corrente 320 são, ambos conectados, à linha de comunicação 126. Consequentemente, o controlador de tensão 310 e o controlador de corrente 320 podem variar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io, como requerido. Aiternativamente, o controlador de energia de instrumento 120 desta forma de realização pode incluir um dispositivo ou controle de processamento (não

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 29/47 mostrado) que controla o controlador de tensão 310 e o controlador de corrente 320 para variar a tensão de saída Vo e a corrente de saída I_o.

O controlador de tensão 310. pode produzir uma saída de tensão de saída Vo variada, como necessário. A tensão de saída Vo pode ser menor do que ou maior do que uma tensão de entrada V], Consequentemente, em algumas formas de realização, o controlador de tensão 310 compreende um conversor de CC- CC que pode aumentar a tensão de saída Vo para ser maior do que a tensão de entrada V|. O conversor de CC-CC é também referido de várias formas como uma tensão ou bomba de carga, um conversor tipo buck, etc.

O controlador de corrente 320 pode regular e produzir uma saída de uma corrente de saída Io variada, como necessário. O controlador de corrente 320 em algumas formas de realização pode compreender uma resistência Rv variável. O controlador de corrente 320 irá gerar uma queda de tensão V_corrcnte. A carga L pode compreender qualquer modo de dispositivo de impedância variável. Por exemplo, a carga L pode compreender um medidor de fluxo 5, incluindo um medidor de fluxo vibratório 5. Por exemplo, a carga L pode compreender um medidor de fluxo Coriolis 5 ou um densitômetro vibratório 5. A carga L irá gerar uma tensão de carga Vt. A tensão de saída

Vo compreende uma tensão de controle de corrente Vcorreme mais a tensão de carga Vl. Similarmente, a energia de saída Po compreende uma energia de carga Pl mais uma energia de controle de corrente PccFigura 4 é um gráfico de um valor absoluto de tensão da bobina do acionador V_emr, a tensão de carga V_L (onde Vt compreende V_emf mais uma tensão devido a uma resistência R_L da carga/acionador), e a corrente de saída Io. A tensão de carga Vl pode ser obtida como uma tensão de desvio V_P0onde a carga L compreende um medidor de fluxo vibratório 5. O gráfico ilustra a natureza de mudança de um medidor de fluxo vibratório como uma

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 30/47 carga durante a partida da vibração do conjunto de medidor de fluxo 10.

A impedância da carga L, onde a carga L compreende um medidor de fluxo vibratório 5, será mínima à medida que o medidor de fluxo 5 é iniciado (isto é, onde o conjunto de medidor de fluxo 10 não está vibrando ou está vibrando em uma amplitude relativamente pequena). Inversamente, à medida que o conjunto de medidor de fluxo 10 se aproxima ou alcança a amplitude vibracional alvo, a impedância aumenta e consequentemente a corrente necessária para manter a vibração irá aumentar. Assim, maiores níveis de corrente elétrica serão necessários na partida do medidor de fluxo 5 ou quando condições de fluxo adversas ocorrerem. Por exemplo, em casos de níveis elevados de ar arrastado ou fluxo tampão, a vibração do conjunto de medidor de fluxo 10 será pesadamente amortecida e a amplitude vibracional pode cair de modo precipitado. Como um resultado, durante operação normal, podem ocorrer períodos de tempo quando a demanda de corrente aumenta muito e a corrente de saída pode precisar ser correspondentemente aumentada a fim de iniciar ou manter os níveis vibracionais apropriados.

Inversamente, a tensão necessária para dar partida a vibração ou iniciar níveis vibracionais apropriados no conjunto de medidor de fluxo 10 é relativamente baixa. Uma exigência de tensão de saída irá aumentar à medida que o conjunto de medidor de fluxo 10 se aproxima da amplitude vibracional alvo e à medida que a bobina do acionador requer maiores níveis de tensão a fim de mudar a direção mas ainda manter uma frequência de acionamento.

Figura 5 é um fluxograma 500 de um método para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancial mente constante Po de acordo com uma forma de realização da invenção. Na etapa 501, a tensão de entrada Vi e a corrente de entrada b são determinadas. A tensão de entrada V[ e a corrente de entrada I] podem ser obtidas a partir do circuito de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 31/47 barramento 112, por exemplo. A tensão de entrada Vj e a corrente de entrada Ii compreendem uma energia de entrada Pj disponível.

Em algumas formas de realização, o circuito de barramento 112 compreende um circuito de barramento intrinsecamente seguro (IS).

Consequentemente, a energia de entrada Pi disponível a partir do circuito de barramento 112 é tipicamente limitada e uma corrente de saída Io não pode ser necessariamente aumentada, como requerido, pelo menos não sem diminuir a tensão de saída VoNa etapa 502, uma resistência efetiva Rl de uma carga de 10 impedância variável L é determinada. O termo Ci compreende um fator de conversão e uma tensão de carga Vl em algumas formas de realização compreende uma tensão de desvio de um sensor de desvio do medidor de fluxo vibratório. Em algumas formas de realização, a resistência efetiva Rl compreende:

Rl = C,V_l (3)

A resistência efetiva Rl pode variar com o tempo. Como previamente discutido, onde a carga L compreende um medidor de fluxo vibratório, por exemplo, a impedância pode variar de acordo com a vibração do conjunto de medidor de fluxo. A vibração pode variar durante a partida e pode também variar durante condições adversas ou anormais de fluxo como gás em um fluxo de líquido (incluindo na forma de bolhas, fluxo estratificado, fluxo tampão, etc.) outros fluxos em múltiplas fases, mudanças na densidade do material fluido, etc. A resistência efetiva Rl determinada pode assim compreender uma impedância substancialmente instantânea ou pode compreender uma impedância pelo menos parcialmente tomada em média.

Na etapa 503, a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io são fixadas. Considerando uma eficiência de cepi por cento, isto é, sem perda no controlador de energia de instrumento 120, então a energia de saída Po será

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Ui igual à energia de entrada P[, onde energia P = V*I. Como um resultado, uma tensão de saída Vo pode ser determinada de acordo com a fórmula:

= · (4)

Deve ser entendido que a energia de saída Po não será verdadeiramente igual à energia de entrada Pi, como alguma energia elétrica será consumida pelo controlador de energia de instrumento.

Em algumas formas de realização, a tensão de saída Vo compreende:

Vo = C₂VÍVÃ (5)

Aqui, o termo C₂ compreende um fator de perda de energia não ideal ou multiplicador de eficiência (isto é, Vo < Vj). Equações 4 e 5 assim ativam uma tensão de saída Vo a ser fixada de acordo com as condições de operação de uma carga L. Equações 4 e 5 ainda ativam a energia de saída a ser mantida em um nível substancialmente constante, mesmo se uma resistência efetiva Rl variar com o tempo. Consequentemente, a tensão de saída Vo pode ser reduzida enquanto aumentando a corrente de saída Io, e vice-versa. Por exemplo, se uma resistência efetiva Rl cair durante a operação do medidor de fluxo vibratório, a tensão de saída Vo pode ser correspondentemente reduzida de modo que a corrente de saída Io pode ser aumentada. Inversamente, se uma resistência efetiva Rl aumentar, a corrente de saída Io pode ser correspondentemente reduzida de modo que a tensão de saída Vo pode ser aumentada.

Subsequentemente o método circuita de volta à etapa 501 e controla iterativamente a tensão <ie saída Vo e a corrente de saída Io.

Figura 6 é um fluxograma 600 de um método para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída substancialmente constante Po de acordo com uma forma de realização da invenção. Na etapa 601, a tensão

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 33/47 de entrada Vi e a corrente de entrada Ij são determinadas como previamente discutido.

Na etapa 602, uma resistência efetiva Rl é determinada, como previamente discutido.

Na etapa 603, se uma resistência efetiva Rl está dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada, então o método faz um circuito de volta em si mesmo, e outra forma o método prossegue para a etapa 604. A faixa de operação normal pré-determinada corresponde a uma vibração ótima ou esperada do conjunto de medidor de fluxo 10 e uma amplitude vibracional ótima ou esperada. A faixa de operação normal pré-determinada pode variar de acordo com um modelo de medidor de fluxo e de acordo com um material fluido. Se uma resistência efetiva Rl estiver dentro da faixa de operação normal pré-determinada, então a carga L pode ser considerada como estando operando de modo satisfatório e nenhuma outra ação é tomada nesta iteração do circuito de controle. De outra forma, se uma resistência efetiva Rl não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada, então a tensão de saída Vo deve ser fixada (isto é, mudada). A comparação irá tipicamente falhar durante a partida ou durante algum modo de anomalia de fluxo, como gás arrastado no material fluido, por exemplo. ·, 20 Na etapa 604, a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io são fixadas se uma resistência efetiva R), não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada como previamente discutido.

Figura 7 mostra o controlador de energia de instrumento 120 de acordo com uma forma de realização da invenção. Nesta forma de realização, o controlador de energia de instrumento 120 inclui um controle de corrente de circuito 710, um conversor de tensão de acionamento 715, um controlador 720, e a controle de corrente de acionamento 725. O controle de corrente de circuito 710 pode compreender um componente opcional (ver linhas

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 34/47 tracejadas) e pode incluir o mesmo em formas de realização, onde a corrente de entrada Ii é modulada a fim de comunicar os dados sobre as entradas 121. O conversor de tensão de acionamento 715 é acoplado ao controlador 720 por uma linha 755 e é acoplado ao controle de corrente de circuito 710 por uma linha 751. O controle de corrente de circuito 710 é acoplado ao controlador 720 por uma linha 757, é acoplado ao controle de corrente de acionamento 725 por uma linha 754, e é acoplado ao conversor de tensão de acionamento 715 pela linha 751. O controle de corrente de acionamento 725 é acoplado ao controlador 720 por uma linha 756. As linhas 751 e 754 ainda compreendem as entradas 121.

O controlador de energia de instrumento 120 nesta forma de realização é conectado a um sensor do medidor de fluxo 730. O sensor do medidor de fluxo 730 pode incluir o conjunto medidor 10. Além disso, o sensor do medidor de fluxo 730 pode incluir a eletrônica do medidor 20. O sensor do medidor de fluxo 730 é acoplado ao conversor de tensão de acionamento 715 por uma linha 752, é acoplado ao controle da corrente de acionamento 725 por uma linha 753, e é acoplado ao controlador 720 pelo trajeto de comunicação 126. As linhas 752 e 753 ainda compreendem as saídas 122. O sensor do medidor de fluxo 730 recebe energia elétrica através das linhas 752 e 753. Um ou mais sinais de medição (uma característica do sensor opcionalmente diferente) são providos para o controlador 720 via o trajeto de comunicação 126. Por exemplo, a taxa de fluxo de massa e/ou a densidade podem ser providas para o controlador 720 sobre o trajeto de comunicação 126.

O conversor de tensão de acionamento 715 pode receber a tensão de entrada V) e pode gerar uma tensão de saída Vo que é independente da tensão de entrada V[. A tensão de saída Vo pode ser menor do que, igual a, ou maior do que uma tensão de entrada V|. O conversor de tensão de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 35/47 acionamento 715 pode criar uma tensão de saída Vo que é maior do que uma a tensão de entrada Vi provida pelo circuito de barramento 112 ou outra entrada de energia. O conversor de tensão de acionamento 715 pode compreender um conversor de CC-CC, por exemplo. O conversor de tensão de acionamento 715 pode converter a tensão de entrada de CC V] para uma forma de onda de CA, e escalonar a tensão da forma de onda de CA, e então converter a forma de onda de CA para uma tensão de CC, Deste modo, a tensão de saída Vo pode ser gerada para ser maior do que uma tensão de entrada V|.

Em operação, o conversor de tensão de acionamento 715 pode prover uma tensão de saída Vo pré-determinada para o sensor do medidor de fluxo 730. Além disso, o conversor de tensão de acionamento 715 pode variar a tensão de saída Vo sobre uma faixa de tensão pré-definida, como uma faixa de tensão IS específica, por exemplo. A tensão de saída Vo pode ser variada a fim de maximizar a corrente de saída Io enquanto mantendo uma energia de saída substancialmente constante Po, como previamente discutido.

O controle da corrente do circuito 710 pode regular a quantidade de corrente de entrada li que é provida para o sensor do medidor de fluxo 730. Consequentemente, o controle da corrente do circuito 710 pode converter pelo menos parte de uma corrente de entrada Ij em uma corrente de saída Io- A corrente de saída Io pode ser menor do que ou igual a uma corrente de entrada I[. Em algumas formas de realização, a corrente de saída Io pode mesmo ser maior do que a corrente de entrada f. No entanto, em outras formas de realização, diferente de uma tensão de saída Vo, a corrente de saída Io não pode exceder a corrente de entrada I).

O controlador 720 recebe informação de realimentação a partir do sensor do medidor de fluxo 730 via o trajeto de comunicação 126. A informação de realimentação pode incluir uma tensão de carga Vl, como

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 36/47 previamente discutido. Além disso, o controlador 720 pode receber outra informação, incluindo a frequência de resposta, um retardo de tempo ou atraso de fase, entre os sinais do sensor-de desvio, etc. A tensão de carga Vi, está relacionada com uma amplitude de uma resposta vibracional no sensor do medidor de fluxo 730. A tensão de carga V_(j pode compreender uma tensão de desvio em algumas formas de realização. O controlador 720 é acoplado ao conversor de tensão de acionamento 715 e para o controle da corrente de circuito 710 e é configurado para varíar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io10 O controlador 720 pode ser configurado para controlar o conversor de tensão de acionamento 715 e a corrente do circuito controle 710 a fim de gerar a energia de saída substancialmente constante Po para o sensor do medidor de fluxo 730 enquanto variando tanto a tensão de saída V_o como a corrente de saída Io com relação a uma tensão de carga V], recebida do sensor do medidor de fluxo 730. Altemativamente, o controlador 720 pode ser configurado para controlar o conversor de tensão de acionamento 715 e a corrente do circuito controle 710 a fim de aumentar a corrente de saída Io e correspondentemente diminuir a tensão de saída Vo a fim de manter a energia de saída substancialmente constante Po se a tensão de carga Vl estiver abaixo de um limiar operacional pré-determinado (isto é, se a impedância efetiva Ri, não estiver dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada).

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Controlador de energia de instrumento (120) para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída constante Po, o controlador de

5 energia de instrumento (120) compreendendo entradas (121) para receber uma energia de entrada P₍, saídas (122) para prover a energia de saída constante Po para uma carga de impedância variável L, e um trajeto de comunicação (126) para receber uma tensão de carga Vl a partir da carga de impedância variável L compreendendo um medidor vibratório, com o controlador de energia de

10 instrumento (120) sendo caracterizado pelo fato de que:

o controlador de energia de instrumento (120) sendo configurado para determinar uma tensão de entrada Vi e uma corrente de entrada Ii, determinar uma resistência efetiva Rl da carga de impedância variável L, com a resistência efetiva Rl compreendendo Rl = CjVl, em que Ct compreende

15 um fator de conversão e em que uma tensão de carga Vl é uma tensão de um sensor de desvio do medidor vibratório e é proporcional à tensão EMF V_emfde um acionador do medidor vibratório, e configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada It, e na resistência efetiva Rl, com a tensão de saída Vo compreendendo

20 Vo ^- C_2iyP,/_fÃ_f, onde C₂ compreende um fator de perda de energia não ideal ou multiplicador de eficiência, com uma tensão de saída Vo sendo independente da tensão de entrada Vi e com uma tensão de saída Vo e a corrente de saída Io sendo variadas de modo a maximizar uma energia de carga P_L sendo transferida para a carga de impedância variável L enquanto

25 mantendo a energia elétrica de saída constante Po2. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tensão de entrada V[ compreende uma tensão de entrada fixada V_t.

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3. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tensão de entrada Vj e a corrente de entrada I[ respondem a um circuito de barramento padrão.

4. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, 5 caracterizado pelo fato de que a tensão de entrada V| e a corrente de entrada I[ respondem a um padrão intrinsecamente seguro (IS).

5. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de impedância variável L compreende um medidor de fluxo vibratório (5) e em que a carga de tensão Vl está

10 relacionada com uma amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo (103) do medidor de fluxo vibratório (5).

6. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de impedância variável L compreende um medidor de fluxo Coriolis (5) e em que a carga de tensão Vl está

15 relacionada com uma amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo (103) do medidor de fluxo Coriolis (5).

7. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a carga de impedância variável L compreende um densitômetro vibratório (5) e em que a carga de tensão Vl está relacionada

20 com uma amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo (103) do densitômetro vibratório (5).

8. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de energia de instrumento (120) é ainda configurado para determinar se uma resistência efetiva R_L está dentro

25 de uma faixa de operação normal pré-determinada e configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada Vi, na corrente de entrada I], e na resistência efetiva Rl se uma resistência efetiva R_L não está dentro da faixa de operação normal pré-determinada.

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9. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de energia de instrumento (120) ainda compreende:

uma alimentação de tensão (510) configurada para fixar a tensão 5 de saída Vo; e uma alimentação de corrente (520) configurada para fixar a corrente de saída ío.

10. Controlador (120) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador de energia de instrumento (120)

10 ainda compreende:

um conversor de tensão de acionamento (615) configurado para fixar a tensão de saída Vo;

uma fonte de corrente de acionamento (625) configurada para prover uma corrente de saída Io; e

15 um controle (620) acoplado ao conversor de tensão de acionamento (615), para uma carga de impedância variável L, e para o controle da corrente de circuito (610), com o controle (620) configurado para controlar o conversor de tensão de acionamento (615) e a fonte de corrente de acionamento (625) para gerar a energia de saída constante Po enquanto

20 fixando tanto a tensão de saída Vo como a corrente de saída Io.

11. Método de controle de energia elétrica para prover de modo adaptativo uma tensão de saída Vo e uma corrente de saída Io que, juntas, mantêm uma energia elétrica de saída constante Po, o método compreendendo determinar uma tensão de entrada V] e uma corrente de entrada fi, como o

25 método sendo caracterizado pelo fato de:

determinar uma resistência efetiva Rl de uma carga de impedância variável L compreendendo um medidor vibratório, com a resistência efetiva Ri, compreendendo Rl = CjVl, ^cm que Ci compreende um

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 40/47 fator de conversão e em que uma tensão de carga V_L é uma tensão de um sensor de desvio do medidor vibratório e é proporcional à tensão EMF V_cmf de um acionador do medidor vibratório, e * configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado 5 na tensão de entrada Vi» na corrente de entrada f, e na resistência efetiva Rl, com a tensão de saída Vo compreendendo Vo= , onde C₂ compreende um fator de perda de energia não ideal ou multiplicador de eficiência, com uma tensão de saída Vo sendo independente da tensão de entrada V] e com uma tensão de saída Vo e a corrente de saída Io sendo

10 variadas de modo a maximizar uma energia de carga Pl sendo transferida para a carga de impedância variável L enquanto mantendo a energia elétrica de saída constante Po.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a tensão de entrada Vi compreende uma tensão de entrada fixada

15 V_h

13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que tensão de entrada V[ e a corrente de entrada Ij respondem a um circuito de barramento padrão.

14. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo 20 fato de que a tensão de entrada V; e a corrente de entrada Ij respondem a um padrão intrinsecamente seguro (IS).

15. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a carga de impedância variável L compreende um medidor de fluxo vibratório e em que uma carga de tensão V_L está relacionada com uma

25 amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo vibratório.

16. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a carga de impedância variável L compreende um medidor de

Petição 870180042239, de 21/05/2018, pág. 41/47 fluxo Coriolis e em que uma carga de tensão V_L está relacionada com uma amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do medidor de fluxo Coriolis.

17. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo 5 fato de que a carga de impedância variável L compreende um densitômetro vibratório e em que uma carga de tensão Vl está relacionada com uma amplitude vibracional de um ou mais condutos de fluxo do densitômetro vibratório.

18. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo 10 fato de ainda compreender:

determinar se a resistência efetiva Rl está dentro de uma faixa de operação normal pré-determinada; e configurar a tensão de saída Vo e a corrente de saída Io baseado na tensão de entrada V), na corrente de entrada Ij, e na resistência efetiva Rl

15 se uma resistência efetiva Rl não está dentro da faixa de operação normal prédeterminada.

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CIRCUITO DE