CN101421681B - 用于现场发送器的辅助装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于现场发送器的辅助装置，现场发送器包括容纳电子处理单元的外壳。所述装置包括便携式支持主体，可拆卸地与发送器耦合，其上设置有可由用户操作的至少一个激励单元、以及与所述激励单元可操作地互锁并且被配置为可操作地连接到发送器的电子部件以便在激励单元启动后向其发送一个或更多个信号的电子处理电路。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有改进的结构和特性的用于现场发送器的辅助装置。
背景技术
已知在工业处理控制系统中为了感测/测量工艺流体的一个或更多个物理变量，即绝对、相对或者差分压力、流量和水平等，广泛地使用特定的现场发送器。
在它们的最常见和广泛使用的实施例中，这些现场发送器包括适当配置的外壳，内部容纳用于进行感测的各种部件，典型地包括：感测部件，经常包括压力传感器，用于根据一个或更多个相对、差分或者绝对压力测量值容易地获得也与更难以直接转换(transduce)的受控工艺流体的其它物理变量相关的测量值；适当的一次电子电路，用于处理来自感测部件的信号；二次电子电路，用于处理来自一次电子电路的信号，然后被授权管理与其它发送器或者控制单元的通信；显示器，用于在现场观察感测的变量；用于各种连接的终端块；以及部件的电源电路等。
另外，这些发送器一般设置有特定装置，用于执行全部通用或者对于某种类型的发送器或者使用这种类型的发送器的实际应用来说特定的其它操作和功能；例如，必须执行校准操作，这在安装期间允许设置最小值和最大值，最小值一般是0，而最大值通常是限定所述发送器的测量范围的端值的跨度/全标度值。必须以极高的精度执行的这些操作也可能引起与使用相关的其它问题；其一个示例是在有爆炸风险的现场安装的发送器的校准。
在日常实践中，经常需要针对各种要求可操作地与发送器进行交互，特别是与内部电子部分进行通信，即执行校准或者再校准操作，或者发送特定命令或者指令，更新驻留在所述电子单元中的软件代码，或者修复或完全替换损坏或者陈旧的内部数据库等。
发明内容
在现有技术的当前状态下，这些操作以不能完全令人满意的方式执行，因为至少在多数情况下它们需要费力的操作、按照不同的情况专用的装置等。因此，本发明的主要目的是提供一种用于现场发送器的辅助装置，其使得可以克服现有技术的缺点，特别是能够提供多种功能以便执行不同类型的操作，对于安装和简化使用具有优化的构造结构，并且在使用中提供适当的可靠和安全特性。
该目的通过一种用于包括容纳电子处理单元的外壳的类型的现场发送器的辅助装置来实现，其特征在于包括便携式支持主体，可拆卸地与发送器耦合，其上设置有至少一个可由用户操作的激励单元、以及可操作地与所述激励单元互锁并且适合可操作地连接到发送器的电子部件以便在激励单元启动后向其发送一个或更多个信号的电子处理电路。
附图说明
根据对通过附图中的非限制性示例示出的根据本发明的装置的优选但是非排他的实施例的描述，本发明的其它特征和优点将更明显，其中：
-图1是示出根据本发明的辅助装置的可能实施例的分解透视图；
-图2-5是示意地示出图1中的装置在一些操作位置的截面图；
-图6是在根据本发明的装置中使用的电子处理电路的框图；
-图7是示出图中的电子电路的可能实施例的电路图；以及
-图8是适合与根据本发明的辅助装置耦合的现场发送器的透视图。
具体实施方式
如先前所指出的，在附图中示出根据本发明的可能实施例的辅助装置用于可操作地与现场发送器耦合，这些发送器是适合感测/测量工艺流体的物理变量即压力的工业装置。在图8中用附图标记100表示现场发送器的示例，具体是压力发送器，根据公知的实施例并且由于该原因而未详细说明的该现场发送器包括外壳101，其内部容纳了各种部件，一般地包括：传感器，诸如压力传感器；电子处理部件，其在图6中用附图标记102示意性地表示，包括例如微处理器，其可操作地与传感器相关联，并且处理感测的信号；终端块103，用于到发送器即到电源等的各种内部和外部连接。
有益的是，根据本发明的辅助装置包括便携式支持主体，作为整体在图1的示例中用附图标记1表示，其可拆卸地耦合到发送器，其上设置有至少一个可由用户操作的激励单元和电子处理电路。电子处理电路在图6中用附图标记30表示，其可操作地与激励单元互锁，并且适合可操作地连接到发送器100的电子部件102，以便在激活单元启动之后向其发送一个或更多个信号。
这些信号例如可以是校准发送器所需的信号、用于其配置的标准或者专用命令、下载软件的操作、到驻留在电子部件102中的数据库的数据和/或信息等。
优选地，激励单元包括可由用户直接操作的按钮装置。
根据特别优选的实施例，激励单元是磁类型的，即用户进行的启动通过磁力/场确定与其互锁的电子处理电路30的激活；具体地，如从对图1-5所示的实施例的描述更明显的，激励单元包括：磁启动部件，诸如激励磁体4和可选的保护屏蔽体5用于防止不期望的激励；以及用于感测磁场的至少一个第一元件，诸如舌簧继电器2，可操作地连接到电子处理电路30，并且通过磁启动部件、特别是通过磁体4产生的磁场来激励；在这种情况下，当被磁激励时，第一元件2允许向电子处理电路30传送对应的输入信号(或者几个信号)。
继而，电子处理电路30有益地被配置为通过数字通信协议向发送器的电子部件102发送信号，即是HART类型的；优选地，电子电路30被配置为像根据标准贝尔(Bell)202的FSK(“频移键控”，Frequency ShiftKeying)调制解调器一样工作。
根据特别优选的实施例，根据本发明的辅助装置包括一对导体9，即两个简单的配线，其连接到电子处理电路30，并且适合连接到发送器的终端块103；有益的是，沿着所述配线，向发送器的电子单元102发送所述一个或更多个信号，并且电功率从发送器的电源线(可操作地连接到终端块)向所述电子处理电路30流动。
以这种方式，使用连接配线9获得电源，并且传送要发送的信号。
图6示出电子处理电路30的框图，而图7示出所述电路的可能实施例，其中R(R1，R2等)表示电阻器，C表示电容器，D表示二极管等。具体地，电子处理电路30包括：微处理器单元31；滤波电路32；以及用于调节电源电压的电路33，其通过两个导线9连接到终端块103。具体地，例如包括型号为PIC10F206的微控制器的微处理器单元31连接到用于感测磁场的第一元件2，并且当激励单元启动时从其接收信号；例如，由用户执行所述启动，用户对该装置进行动作以改变磁体4的位置，使得产生的磁场激励元件2，元件2继而确定向微处理器单元31传送一个或更多个对应的信号。
然后，微处理器单元对接收的信号进行再处理，向滤波电路32发送对应的输入信号，即方波形式的信号；优选地可以由具有如图7所示的标准配置的电子带通滤波器构成的电路32对从单元31接收的信号进行滤波，将其变换为具有(理想的)0平均值的正弦型物理信号，从而不干扰发送器的直流测量信号；最后，如此处理的信号到达用于调节电源电压的电路33，具体地是节点34，并且通过其和两个配线9向终端块103传送，并且从其向可操作地连接到所述终端块103的电子处理单元102传送，从而允许执行通过用户的启动而触发的操作。
除了调节到发送器的电子单元的输出信号的电平之外，用于调节电压的电路33也被配置为以限制电源电压充分地保护整个电子处理电路30。
还可以设置至少一个串行端口35，其可操作地连接到电子处理电路30，从而允许进行直接连接，即与诸如PC的装置进行连接，与其交换要发送到发送器的任意数据。此外，可以设置非易失性存储单元36，例如其可以包含在微处理器单元31中。
现在，以适合校准现场发送器100的0值和跨度/全标度值的应用的示例更详细地说明根据本发明的辅助装置的可能实施例。很明显，该实施例的示例纯粹旨在举例，而不以任何方式限制应用和可选实施例的可能范围。
如图1所示，直接在便携式支持主体1上布置有：用于感测磁场的第一元件2，其激活允许校准发送器100的第一测量参数，即发送器的0；以及用于感测磁场的第二元件3，其激活允许校准发送器的第二测量参数，即跨度或者全标度值。
在主体1上还定位有：磁启动部件，在本实施例中适合激励第一元件2和/或第二元件3；以及电子处理电路30，可操作地连接到两个元件2和3，并且意欲在安装期间可操作地连接到发送器的电子单元102。
优选地，便携式支持主体1包括可装卸地彼此耦合的两个主部件部分，在图1-5的实施例的示例中是：第一部件10，可操作地连接到用于感测磁激励场的第一元件2和第二元件3，其适合可装卸地连接到发送器100的外壳101；以及第二部件20，可操作地连接到磁启动部件。
有益的是，两个部件10和20可相对移动地彼此耦合，使得在工作状况下磁启动部件可定位于第一和第二元件2和3的中性非激励位置或者激活位置；具体地，磁启动部件容纳在第二部件20的主体上，并被配置为在第二部件20相对于第一部件10移动后，除了中性非激励位置之外，还位于仅用于激活用于感测磁场的第一元件2的第一位置或者用于激活用于感测磁场的第二元件3的第二位置。
在图1-5所示的实施例中，第一部件10包括：第一中空部分11，适合至少部分地容纳第二部件20；以及第二部分12，也是中空的，其中容纳用于感测磁场的第一和第二元件2和3以及与其相关联的电子电路30；两个中空部分11和12相对于形成两个中空部分的底壁的实体分割壁13在彼此相对的侧上延伸。
优选地，第二中空部分12在其外部表面14的至少一部分上形成螺纹，从而允许旋入设置在发送器100的外壳101外部的相应的支座104。
继而，第二部件20包括按钮形状的基本是实体的主体，其具有：下部21，即形状基本是圆柱形的，适合插入第一中空部分11内部，下部21中设置了至少一个支座22用于容纳磁启动部件；以及上或顶部23，其从第一中空部分11突出以便由操作者操作。在这种情况下，便携式支持主体1的部件之一也变为激励单元的组成部分，实际上构成按钮启动装置。
优选地，磁启动部件包括激励磁体4和例如使用由铁磁材料制成的板制作的保护屏蔽体5，通过强迫它们进入设置在第二部件20的下部21中的两个独立的支座22中，使它们与所述第二部件20实质上成为一体，来将它们容纳在所述支座22中。
继而，用于感测磁场的第一元件2和第二元件3分别包括：第一磁开关2和第二磁开关3，即由舌簧继电器构成，它们位于支持元件或者板7上，其上还布置有可操作地与其连接的电子电路30；其上布置有部件的该支持元件7容纳在第二中空部分12中，其端部插入设置在所述第二部分12的内壁中的对应凹槽中。
在所示出的实施例中，两个部件10和20通过用于关于第一部件10可操作地连接和引导第二部件20的部件彼此机械地耦合；具体地，这些连接和引导部件包括止动销6，如图2所示，其穿过布置在第一中空部分11的壁中的通孔15，插入设置在第二部件20的下部21中的分支的通路或者通道25中。
此外，用于可操作地进行连接和引导的部件包括诸如弹簧的弹性元件8，其被布置为容纳在第一中空部分11内部，使得环绕下部21，与第二部件20的上部23相反地动作。
在使用期间，辅助装置通过将电子电路30可操作地连接到所述发送器的电子部件而可操作地连接到发送器；具体地，可以简单地通过将两个配线9连接到发送器的终端块103来执行该操作，终端块103继而连接到所述发送器的电子部件102。然后，通过将第一部件10旋入螺纹座104中使得该装置位于在图2中示意性地示出的位置，来机械地连接该装置。在该位置，销6插入通道25的垂直部分中，弹簧8将第二部件20保持在适当距离处，以防止两个磁开关2和3的意外激活。如图3中示意地示出的，在该中性非激活位置，磁体4和屏蔽体5之间的交互产生的磁场的趋势使得两个磁开关2和3都未激活。
当进行校准时，从图2中的位置开始，操作者对第二部件20的顶部23进行动作，将其按下，并且使其例如逆时针旋转；通过该启动，销6滑动到通道25的两个横向分支之一中，相对于第一部件10精确地引导第二部件20的运动；以这种方式，如图4所示，磁体4和屏蔽体5组件产生的磁场的趋势是仅磁激励两个磁开关之一，即磁开关2。
通过沿与前一方向相反的方向旋转第二部件20获得相同的情况，销6滑动到通道的另一个分支中引导运动，如图5所示，使得磁体4和屏蔽体5组件确定的磁场仅激励另一个磁开关3。
对每个磁开关2或者3的激励，实际上是使它们从断开(OFF)状态向接通(ON)状态切换，允许向电子电路30传送对应的输入信号；如先前所述，电路30的部件适当地处理这些信号，然后通过连接配线9将其发送到发送器100的电子部件102；因此，发送器的电子部件设置第一参数，然后设置另一个参数作为磁开关2、3中的一个或者另一个接收的信号的函数。
以这种方式，实际上依序校准两个参数；如上所述，这些参数允许例如设置发送器的0和跨度/全标度值，由此限定测量/感测范围的端值。
很明显，可以以完全相同的方式将前面的示例中关于两个参数的校准操作的说明扩展为其它类型的应用，其需要发送信号并由此需要执行不同的操作，例如仅需要一个发送“分支”，从而完全省略与第二感测元件3的设置和操作相关的部分。
实际上，已经看到根据本发明的辅助装置如何允许在相对于现有技术提供一系列优点的情况下完全实现所设置的目标和目的。事实上，根据作为整体和在单个元件中优化的构造结构来形成该装置，其可以作为分立的辅助件耦合到发送器，容易在任何时间进行运输、替换或者拆卸、容易使用并且在功能上高效。具体地，该装置在功能上具有独立的结构，在其上直接布置向发送器的电子部件发送不同类型的信号和内容所需的所有基本元件，从而使其适合多功能应用。
这种独立和多功能还允许其与各种类型的现场发送器一起使用。因此，本发明的另一个目的是现场发送器，特别是压力发送器，其特征在于包括如前所述的辅助装置。
具体地，该装置具有下列显著优点：允许从发送器的外壳外部配置发送器，即不必打开外盖，这在具有可能爆炸的空气的区域中使用的情况下尤其有益。相对于所说明的示例，如此构想的装置易于进行大量变形和变化，只要与针对它们设计的功能兼容，其全部落入本发明的概念范围内；例如，可以使用不同数量的部件(一个或更多个)、即利用平面支持件来形成便携式支持主体，可以相对于图1-5的示例中的说明来修改这些部件的形状；可以不同地形成用于可拆卸地连接到发送器的主体的系统；可以以另一种方式即利用诸如销等的其它连接器来形成到发送器的电子部件的可操作连接。
此外，可以通过其它在技术上等同的元件来替换所有细节；实际上，根据需要和现有技术的状态，上述应用的范围内的材料的类型和尺寸可以是任意的。
Claims (14)
1.一种用于现场发送器的辅助装置，现场发送器包括容纳电子处理单元的外壳，其特征在于所述辅助装置包括便携式支持主体，可拆卸地与发送器耦合，其上设置有可由用户操作的至少一个激励单元、以及与所述激励单元可操作地互锁并且适合可操作地连接到发送器的电子部件以便在激励单元启动后向其发送一个或更多个信号的电子处理电路。
2.根据权利要求1所述的辅助装置，其特征在于，所述激励单元包括按钮装置。
3.根据权利要求1和2中的一个所述的辅助装置，其特征在于，所述激励单元是磁类型的。
4.根据权利要求3所述的辅助装置，其特征在于，所述激励单元包括：磁启动部件；以及至少一个用于感测磁场的第一元件，所述第一元件被所述磁启动部件激励，并且可操作地连接到所述电子处理电路。
5.根据权利要求中4所述的辅助装置，其特征在于，所述便携式支持主体包括：第一部件，被配置为可拆卸地连接到发送器，并且与所述至少一个用于感测磁场的第一元件可操作地相关联；以及第二部件，所述第二部件连接到可向其移动的第一部件，并且与所述磁启动部件可操作地相关联。
6.根据权利要求5所述的辅助装置，其特征在于，所述第二部件可移动地耦合到第一部件，使得所述磁启动部件可选择性地定位在所述至少一个用于感测磁场的第一元件的激励位置或者非激励位置。
7.根据权利要求4所述的辅助装置，其特征在于，所述磁启动部件包括容纳在形成在所述第二部件中的两个相应的支座中的激励磁体和保护屏蔽体。
8.根据权利要求4所述的辅助装置，其特征在于，所述至少一个用于感测磁场的第一元件包括位于支持板上的第一磁开关，在所述支持板上还布置有可操作地与其连接的电子处理电路，所述支持板容纳在限定在所述第一部件中的中空部分中。
9.根据权利要求1和2中的一个所述的辅助装置，其特征在于，所述辅助装置包括一对导体配线，连接到电子处理电路，并且被配置为连接到发送器的终端块，沿着所述配线，所述一个或更多个信号被发送到发送器的电子单元，并且电功率从电源线流向所述电子处理电路。
10.根据权利要求1和2中的一个所述的辅助装置，其特征在于，所述电子处理电路被配置为以根据标准贝尔202的频移键控调制解调器的方式发送所述一个或更多个信号。
11.根据权利要求9所述的辅助装置，其特征在于，所述电子处理电路包括：微处理器，连接到所述用于感测磁场的第一元件，并且对应于激励单元的启动从其接收至少一个信号；信号滤波电路，其对从微处理器输出的再处理后的信号进行滤波；以及用于调节电源电压的电路，通过所述一对导体配线可操作地连接到发送器的终端块，沿着所述一对导体配线发送所述一个或更多个信号。
12.根据权利要求1和2中的一个所述的辅助装置，其特征在于，所述辅助装置包括串行端口，可操作地连接到所述电子处理电路。
13.根据权利要求1和2中的一个所述的辅助装置，其特征在于，所述辅助装置包括至少一个非易失性存储单元。
14.一种现场发送器，其特征在于，所述现场发送器包括根据权利要求1至13中的一个所述的辅助装置。
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