CN101421808B - 用于校准现场变送器的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于校准现场变送器的设备，包括成形主体，在所述成形主体上布置有：第一磁场感测装置，所述第一磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第一测量参数；第二磁场感测装置，所述第二磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第二测量参数；磁驱动装置，适合于驱动所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置。所述成形主体被配置成使得其可以在所述变送器的外壳的外表面上可去除地连接到所述变送器。

Description

用于校准现场变送器的设备

技术领域

本发明涉及一种用于校准现场变送器的设备，其具有改进的结构和特征。

背景技术

众所周知，在工业过程控制系统中，为了感测/测量过程流体(processfluid)的一个或更多个物理变量、即绝对压力、相对压力或差压、流量、水平等等，广泛使用了专用现场变送器。

在这些现场变送器的最为常见和普遍的实施方式中，所述现场变送器包括适当配置的外壳，在该外壳中装有各种用于感测的组件，所述组件典型地包括：压力传感器，用于从一个或更多个相对压力测量、差压测量或绝对压力测量中容易地获得测量值，所述测量值也与受控的过程流体的其它更加难以直接变换的物理变量相关；适当的一次电路，用于处理来自所述压力传感器的信号；二次电路，用于处理来自所述一次电路的信号且随后被委派管理与控制单元或其它变送器之间的通信；显示器，用于现场观看所感测的变量；端子板(terminal block)，用于各种连接；以及所述组件的供电电路；等等。

此外，这些变送器通常具有用于执行校准操作的专用设备，所述专用设备允许在安装期间设置最小值(通常为零)和最大值(典型地是定义所述变送器的测量范围的端点的跨度值/满刻度值)。

在许多工业过程中，应用环境条件(即，在存在危险气体的情况下)要求所安装的变送器是防爆的；这意味着，在所述外壳内产生的任何火花、火焰或高温气体(即，由供电电路中的短路所导致)均被限制在该外壳内，而不会以任何方式传播到外部。

由于期望配置相关的设备以用于保持变送器的防爆特性和尽可能地限制在校准操作期间的相关危险，因此这些在爆炸性环境中的应用显然对校准方法有影响。

为此目的，历年来已经开发了各种解决方案，几乎全部都是旨在提供可以从变送器外壳的外部进行操作的校准设备，以使得不必为了执行这些调整而打开所述变送器外壳。

在该技术目前的状况下，尽管已知的校准设备有效地工作，但是其具有若干缺点和不完全有效的方面，特别是与其构成结构相关的方面，所述构成结构涉及所需要的组件的总数、这些组件中的至少一些组件的配置和功能、以及这些组件的安装和适用用途。

在美国专利US5,278,543中描述了这方面的示例。在该示例中，在变送器的外壳内的室中安装有两个磁开关；在该外壳的外表面中、在所述磁开关所布置于的区域内制造有两个盲孔；永磁体随相关的弹簧一起被插入在每个盲孔中，并且借助于螺钉来挤压该装配；置于所述螺钉的头部下方的橡皮垫圈确保了所述盲孔被密封而隔离于外部环境。然后通过顶部附接到螺钉的板来覆盖这两个盲孔以及相关的螺钉。在这种情况下，为了执行校准操作，必须首先去除该覆盖板，然后必须松动插入在所述盲孔中的螺钉；这允许所述弹簧的伸长和所述永磁体的相对移动，由此对所述外壳内的对应磁开关进行磁激励。与这两个磁开关相关联的电子器件随之调整变送器的最小值和最大值或零/跨度值这两个值。在操作结束时，操作者必须将所有组件复原。

显然，由于这些操作要定位各种组件以及需要非常低的公差容限，因此这种类型的解决方案的构成是复杂的，并且需要特别费力的操作。

发明内容

本发明的主要目的是制造一种用于校准现场变送器的设备，其能够克服前述的缺点，具体地，其相对于已知的设备具有与安装和简化的用途相关的优化的构成结构，并且在使用中提供了适当的可靠性和安全性的特性。

通过一种用于校准现场变送器的设备来实现该目的，所述设备的特征在于，其包括成形主体(shaped body)，在所述成形主体上布置有：第一磁场感测装置，所述第一磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第一测量参数；第二磁场感测装置，所述第二磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第二测量参数；磁驱动装置，适合于启动所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置，所述成形主体被配置成使得其可以在所述变送器的外壳的外表面上可去除地连接到所述变送器。

附图说明

从对通过附图中的非限定性示例而示出的、根据本发明的设备的优选但绝非排他性的实施例的描述来看，本发明的另外的特征和优点将变得更加明显，在附图中：

-图1是示出了根据本发明的设备的可能的实施例的透视分解图；

-图2是示意性地示出了在非启动位置中的图1中的设备的截面图；

-图3是示出了在非启动位置中的磁场的趋向的、经旋转90°后的图2的截面；

-图4和5是示意性地示出了分别在针对第一磁场感测装置和针对第二磁场感测装置的启动位置中的根据本发明的设备的截面图；

-图6是在根据本发明的设备中使用的电子处理电路的框图；

-图7是使用根据本发明的校准设备的现场变送器的透视图；

-图8是示出了图6中的电路的可能的实施例的电路图。

具体实施方式

图1是根据本发明的用于校准现场变送器的设备的可能的实施例的分解图；这些变送器是适合于感测/测量过程流体的物理变量、即压力的工业设备。在图7中用附图标记100示出了现场变送器、具体来说是压力变送器的示例，该示例是依据众所周知的实施例的，因此未对其进行详细演示，该示例包括在其中装有各种组件的外壳101，所述组件一般包括诸如压力传感器之类的传感器、可操作地与所述传感器相关联并由此对所感测的信号进行处理的电子处理装置、用于至所述变送器的各种内部连接和外部连接的端子板等等。

在图1所示的实施例中，用于校准上述类型的现场变送器100的设备包括成形主体1，根据以下要描述的方法，所述成形主体1被配置成使得其可以在外壳101的外表面上可去除地连接到变送器100，具体而言，直接在所述成形主体1上布置有：第一磁场感测装置2，所述第一磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第一测量参数，例如所述变送器的零值；以及第二磁场感测装置3，所述第二磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第二测量参数，例如跨度值/满刻度值。如同将从下面的描述中明显地看出地，在主体1上还布置有磁驱动装置，其适合于启动所述第一磁场感测装置2和/或第二磁场感测装置3。

有利地，在成形主体1上还布置有电路30，图6和8分别示出了所述电路30的框图和可能的实施例(R1、R2等指的是电阻器，C指的是电容器，D指的是二极管，等等)；所述电路30可操作地连接到所述第一磁装置2和第二磁装置3，并被设计成在安装期间可操作地连接到所述变送器100的电子处理装置。

根据优选实施例，成形主体1包括两个主要组件部分，即：第一组件10，所述第一磁场感测装置2和第二磁场感测装置3可操作地连接到该第一组件10，其适合于可去除地连接到变送器100的外壳101；以及第二组件20，所述磁驱动装置可操作地连接到该第二组件20，其可相对于第一组件10移动地连接到第一组件10，优选地，第二组件20可相对于第一组件10旋转地耦合到第一组件10。

有利地，这两个组件10和20可相对于彼此移动地互相耦合，以使得在操作条件下所述磁驱动装置可定位于针对所述第一磁装置2和第二磁装置3的中立的非启动位置、或针对所述第一磁装置2和第二磁装置3的启动位置；具体而言，所述磁驱动装置被装在所述第二组件20的主体上，并被配置成：在第二组件20相对于第一组件10的移动之后，除了所述中立的非启动位置之外，还占据仅用于启动第一磁场感测装置2的第一位置，或者替代地占据用于启动第二磁场感测装置3的第二位置。在图1-5所示的实施例中，第一组件10包括：第一中空部11，其适合于至少部分地装入所述第二组件20；以及同样是中空的第二部分12，在其中装有第一磁场感测装置2和第二磁场感测装置3以及与这两者相关联的电路30；这两个中空部11和12在相对的面上相对于形成了这两个中空部的底壁的实心隔离壁13而向彼此延伸。

优选地，第二中空部12在其外表面14的至少一部分上带有螺纹，以允许旋入到设于变送器100的外壳101的外部上的对应底座102中。

第二组件20又包括按钮形的基本上实心的主体，该主体包括：下部21(基本上是圆柱形的)，所述下部21适合于插入到第一中空部11中，并且在所述下部中制成有至少一个底座22，以装入所述磁驱动装置；以及上部或顶部23，其从第一中空部11凸出，以便由操作者驱动。

所述磁驱动装置优选地包括激活磁体(activation magnet)4和保护罩5，所述保护罩5例如是用由铁磁材料构成的板制成的，所述激活磁体4和保护罩5被装到在第二组件20的下部21中制成的两个对应的底座22中，例如，通过迫使所述激活磁体4和保护罩5进入所述底座22中以使得它们基本上与所述第二组件20一体化来实现。

所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置又分别包括比如是由簧片继电器构成的第一磁开关2和第二磁开关3，所述第一磁开关2和第二磁开关3被定位在支撑元件或板7上，在所述支撑元件或板7上还布置有可操作地连接到所述支撑元件或板7的电路30；该支撑元件7随布置在其上的元件一起被装在第二中空部12中，并且其两端被插入到在所述第二部分12的内壁中制成的对应沟槽中。

在根据本发明的设备的优选实施例中，这两个组件10和20经由用于可操作地连接第二组件20和相对于第一组件10地导向第二组件20的装置而相互机械耦合；具体而言，如图2所示，这些连接和导向装置包括制动销6，所述制动销6穿过布置在第一中空部11的壁中的通孔15，并被插入到在第二组件20的下部21中制成的分支通道或分支沟道25中。

此外，所述用于可操作地连接和导向的装置包括诸如弹簧之类的弹性元件8，所述弹性元件8被布置成装在第一中空部11内，以环绕下部21以及与第二组件20的上部23相对照地动作。

在使用期间，通过将电路30可操作地连接到变送器的电子器件，来使所述装配有各种元件的设备可操作地连接到所述变送器；具体而言，该操作可以简单地通过以下方式来执行：将在附图中通过附图标记9而示意性地指示的两根电线连接到所述变送器的端子板35，所述端子板35又被连接到所述变送器的电子器件36。然后通过将第一组件10旋入到带有螺纹的底座102中来机械连接所述设备，以使所述设备占据图2中示意性地示出的位置。在该位置中，销6被插入到沟道25的垂直部分中，并且弹簧8将第二组件20保持在适当的距离处，以避免意外地启动两个磁开关2和3。如图3中示意性地示出地，在这个中立的非启动位置中，由磁体4与罩5之间的相互作用而导致的磁场的趋向使得这两个磁开关2和3均不会被启动。

当从图2中的位置开始执行校准时，操作者作用于第二组件20的顶部23，按下它并且比如是逆时针地旋转它；借助于该动作，销6滑动到沟道25的两个侧向支路之一中，从而精确地对第二组件20相对于第一组件10的移动进行导向；通过这种方式，如图4所示，由磁体4和罩5的装配所导致的磁场的趋向使得仅仅磁性地启动所述两个磁开关中的一个，即磁开关2。

如图5所示，通过以与先前的方向相反的方向而旋转第二组件20来获得相同的状态，其中销6滑动到所述沟道的另一支路中并对移动进行了导向，以使得由磁体4和罩5的装配所确定的磁场仅启动另一磁开关3。

实际上导致其从断开状态切换到接通状态的每个磁开关2或3的启动允许去往电路30的对应输入信号通过；通过以下器件来适当地处理该信号：微处理器31，即型号为PIC10F206的微控制器，其接收所述输入信号并发射对应的信号(即以方波型信号的形式)；信号发生器32，即带通滤波器，其对来自微处理器31的输出信号进行滤波，以将该输出信号转换成正弦曲线型物理信号；以及用于调整供电电压的电路33，其经由电线9而可操作地连接到端子，并且允许调整所述电路30的供电电压和防止加热、过电压等等。

在输出时，电子器件30经由连接电线9向变送器100的电子器件36告知已经发生了对所述两个功能之一的启动，即通过数字通信协议(即HART类型的)来进行；因此，所述变送器的电子器件首先将所述参数中的一个参数设置为从磁开关2、3中的一个接收到的信号的函数，然后将所述参数中的另一个参数设置为从磁开关2、3中的另一个接收到的信号的函数。

通过这种方式，实际上顺序地校准这两个参数；如同所描述的，这些参数允许例如设置所述变送器的零值和跨度值/满刻度值，由此定义了测量范围/感测范围的端点。

实际上已经看到了，根据本发明的校准设备是如何使得能够充分地实现所述目的和目标从而提供相对于现有技术的一系列优点的。事实上，所述设备是根据整体上和单个元件中均得到优化的构成结构来制造的，其容易被安装和使用并且在功能上是有效的。具体而言，所述设备具有功能上独立的结构，在该结构上直接定位有校准操作所需要的所有基础元件，并且该结构作为一种随时可替换或可去除的单独的附件而在变送器的外部耦合到所述变送器。

该独立功能还允许所述设备随内部不具有电磁组件的变送器一起使用，以用于校准操作。

整个装配是在完全符合可靠性和安全性的需求的情况下制造的；事实上，特别是由于两个组件10和20的配置，唯一的相互作用是初始的用于连接所述连接电线9的相互作用，并且校准操作全部从变送器主体的外部来进行，因此实际上存在外部空气与变送器的内部部分之间的完全分离；由于在外表面14上的螺纹形成了足够长和安全的火焰通路，因此在内部产生的任何火焰或火花不能传播到外部。

如先前所述，根据本发明的设备可以随各种类型的现场变送器一起使用，以用于测量过程流体的变量。因此，本发明的另外的目的是提供一种变送器，具体是一种压力变送器，其特征在于其包括前述的校准设备。

因此，可以容易对所述设备进行诸多修改和变化，其均落入本发明原理的范围之内；例如，成形主体1可以用不同数量的组件制成，并且如同可以修改各种元件的相应定位一样，可以修改组件10和20的造型，只要这与它们被设计和配置以用于的功能相适合即可。

此外，所有的细节均可被其它技术上等效的元件所替换；实际上，在上述申请的范围内的材料的类型以及尺寸可以是依据需求和技术发展水平的任意类型及尺寸。

Claims (16)

1.一种用于校准现场变送器的设备，其特征在于，所述设备包括成形主体，在所述成形主体上布置有：第一磁场感测装置，所述第一磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第一测量参数；第二磁场感测装置，所述第二磁场感测装置的启动允许校准所述变送器的第二测量参数；磁驱动装置，适合于启动所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置，所述成形主体被配置成使得其可以在所述变送器的外壳的外表面上可去除地连接到所述变送器。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述成形主体包括：第一组件，所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置可操作地与所述第一组件相关联，所述第一组件适合于可去除地连接到所述变送器的外壳；以及第二组件，所述磁驱动装置可操作地连接到所述第二组件，所述第二组件被可相对于所述第一组件移动地连接到所述第一组件。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第二组件可移动地耦合到所述第一组件，以使得所述磁驱动装置能够被定位在针对所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置的非启动位置中，或者被定位在针对所述第一磁场感测装置或第二磁场感测装置的启动位置中。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述磁驱动装置被装在所述第二组件的主体上，并被配置成交替地启动所述第一磁场感测装置或所述第二磁场感测装置。

5.根据前述权利要求2至4中的一项所述的设备，其特征在于，所述第二组件可相对于所述第一组件旋转地耦合到所述第一组件。

6.根据前述权利要求2至4中的一项所述的设备，其特征在于，在所述成形主体上布置有可操作地连接到所述第一磁场感测装置和所述第二磁场感测装置的电路。

7.根据前述权利要求6所述的设备，其特征在于，所述电路经由用于连接到所述变送器的电子器件的电线而传递信号，其中所述信号允许启动对所述第一测量参数和第二测量参数中的至少一个的校准功能。

8.根据前述权利要求2至4中的一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于可操作地连接和相对于所述第一组件地导向所述第二组件的装置。

9.根据前述权利要求6所述的设备，其特征在于，所述第一组件包括：第一中空部，适合于至少部分地容纳所述第二组件；以及第二中空部，在所述第二中空部中装有彼此可操作地相关联的所述第一磁场感测装置、第二磁场感测装置以及所述电路；所述第一中空部和第二中空部是分离的，并且在相对的面上相对于实心隔离壁而向彼此延伸。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第二中空部在其外表面的至少一部分上带有螺纹。

11.根据前述权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第二组件具有按钮形的基本上实心的主体，所述主体具有：下部，适合于被插入到所述第一中空部中，并且在所述下部中制成有至少一个底座以装入所述磁驱动装置；以及顶部，所述顶部从所述第一中空部凸出，以由操作者驱动。

12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述磁驱动装置包括激活磁体和保护罩，所述激活磁体和保护罩被装在制成在所述下部中的两个对应底座中。

13.根据前述权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于可操作地连接和相对于所述第一组件地导向所述第二组件的装置，所述用于可操作地连接和导向的装置包括制动销，所述制动销穿过布置在所述第一中空部的壁中的通孔，并被插入到制成在所述下部的外表面中的沟道中。

14.根据前述权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备包括用于可操作地连接和相对于所述第一组件地导向所述第二组件的装置，所述用于可操作地连接和导向的装置包括弹性元件，所述弹性元件被布置成装在所述第一中空部内，以环绕所述下部并与所述顶部相对照地动作。

15.根据前述权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一磁场感测装置和第二磁场感测装置分别包括定位于支撑元件上的第一磁开关和第二磁开关，在所述支撑元件上还布置有可操作地连接到所述支撑元件的所述电路，所述支撑元件被装在所述第二中空部中，并且其两端被插入到在所述第二中空部中的内壁中制成的对应沟槽中。

16.一种变送器，其特征在于，所述变送器包括如前述权利要求中的一项所述的设备。

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