CN102810975B - 电气和/或电子供电电路以及提供供电电压的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电气和/或电子供电电路以及提供供电电压的方法。电气和/或电子供电电路(SC)用于提供供电电压的基本上恒定的第一或第二值，该供电电压用于对操作电子装置进行操作；其中当从第一电压源(IT)得到供电电压时，供电电路用于输出供电电压的第一值；并且其中，当从第二电压源(ES)得到供电电压时，供电电路(SC)用于输出供电电压的第二值。

Description

电气和/或电子供电电路以及提供供电电压的方法
技术领域
本发明涉及一种电气和/或电子供电电路以及一种用于提供供电电压的方法。
此外，本发明涉及一种用于具有这样的供电电路的过程自动化技术的工厂的无线电单元。
背景技术
从现有技术可以知道，例如从WO 2003/023536A1、WO2009/060000A1、WO 2009/063053A1和EP 0940738A2可以知道，在过程自动化技术的工厂中使用无线电单元以更容易地服务现场设备。存在现场设备自始具有集成无线电单元的多种解决方案。然而，还知道对具有无线电单元的现场设备进行改进，以便于随后可以无线地操作现场设备。
在这样的情况下，例如经由一个或多个现场设备和/或一个或多个无线电单元连接到的电流环路，来为现场设备以及无线电单元供应能量。关于硬件，在这样的情况下，这些电流环路是两个导体或多个导体的布置。在这样的情况下，例如经由在电流环路中传递用于设置电流值所需要的电压的诸如电源的供电设备，来为电流环路供电。如果电流环路中存在的电能不能满足对连接到电流环路的所有现场设备的供电，则还能够经由另外的供电设备来为单独的现场设备或无线电单元提供独立的供电电压。为了该目的，例如，从现有技术知道，例如从DE 102004020393A1知道，将电池集成在无线电单元中，使得在给定的情况下，不需要从电流环路向无线电单元和与之连接的现场设备供应电能。
在工业工厂中，由于所安装现场设备的数目而经常需要多个供电设备，以便于一方面确保经由电流环路的通信，并且另一方面确保与之连接的现场设备的操作能力。这些供电设备提供供电电压，在每种情况下，该供电电压用于操作连接的现场设备。然而，对于现场设备来说，不能识别供电电压来自哪个电压源、或者电压源处于哪个状态。因此，现场设备无法匹配该电压源的类型和/或其状态，例如，以作出延长寿命的操作设置。
发明内容
因此，本发明的目标在于，使得能够用信号通知电压供应的状态和/或类型。
根据本发明，该目标通过一种电气和/或电子供电电路来实现，该电气和/或电子供电电路用于提供供电电压的基本上恒定的第一或第二值，该供电电压用于对操作电子装置进行操作，其中供电电路用于在从第一电压源得到供电电压时，输出供电电压的第一值，并且其中供电电路用于在从第二电压源得到供电电压时，输出供电电压的第二值。
基于该供电电压的值，在操作电子装置方面可以得到关于电压供应的状态和/或类型的结论，例如，从中得到供电电压的电压源的类型。因此，为了传送与电压源相关的相应信息，不需要独立的信令信道或其他信令装置或调整装置。一般来讲，根据能量供应或者可用能量源的状态来设置供电电压；在给定情况下，还能够响应于供电电压的特定值来设置例如无线电单元的操作电子装置的操作模式。
在供电电路的一种实施方式中，操作电子装置具有第一操作模式和第二操作模式，并且操作电子装置根据供电电压的第一值或第二值来采取第一操作模式或第二操作模式。第二操作模式可以是例如与第一操作模式相比具有较低功率或能量消耗的操作模式。
在供电电路的另一实施方式中，第一电压源是电网电压，比如由电力公司馈送到电力网中的电网电压。
在另一实施方式中，供电电路包括储能器，特别是可充电的储能器，该储能器形成第二电压源，其中储能器用于在来自第一电压源的电压供应中断的情况下，输出输出电压的第二值。
在供电电路的另一实施方式中，可以从供电电路的特别是单个的输出端抽出供电电压的第一值和供电电压的第二值，其中供电电压的第一值与供电电压的第二值不同。在这样的情况下，供电电压的第一值与供电电压的第二值优选地可经由供电电路的单个输出端来抽出。
在供电电路的另一实施方式中，当经由第一电压源对储能器进行充电时，供电电路用于输出供电电压的第三值，该供电电压的第三值与供电电压的第一值和供电电压的第二值不同。优选地，同样可经由供电电路的单个输出端来抽出供电电压的第一值、第二值和第三值。
此外，通过具有根据至少一个所述实施方式的供电电路的过程自动化技术的工厂的无线电单元来实现目标，其中供电电路包括用于连接到电力网和储能器的电源；以及供电电路根据是经由电源还是储能器进行电压供应，来输出供电电压的第一值或第二值，其中第一值和第二值彼此不同。
在无线电单元的一种实施方式中，无线电单元包括操作电子装置，该操作电子装置用于检测供电电压的值。在这样的情况下，操作电子装置可以主要用于无线电单元的功能的实施，即，用于实施无线通信。
无线电单元还可以用于为现场设备供电。为了这样的目的，经由操作电子元件来提供用于为可连接到无线电单元的现场设备供电的电压。因此，可以经由供电电压来操作无线电单元连同其操作电子元件和可连接到无线电单元的现场设备。
在无线电单元的另一实施方式中，操作电子装置用于根据供电电压的值来设置操作电子装置的第一操作模式或第二操作模式。在第一操作模式中，例如可以利用来自供电电压的电能来操作操作电子装置以及连接的现场设备，而在第二操作模式中，仅为操作电子装置供电并且中断对现场设备的电能供应。
在无线电单元的另一实施方式中，操作电子装置包括通信接口，当供电电压改变时，特别是当供电电压从第一值改变为第二值时，该通信接口用于发射相应的无线电信号。无线电信号可以包括例如与供电电压的状态相关的例如诊断信息以及无线电单元以来自储能器的能量运行所剩余的时间。
在无线电单元的另一实施方式中，无线电单元用于为可连接到无线电单元的至少一个现场设备供电。如已经提到的，这样的无线电单元，现场设备可连接到该无线电单元并且可以经由该无线电单元来为现场设备供电，在本领域中是已知的，在公开说明书DE102004020393A1中所描述的。在这样的情况下，可能有现场设备到无线电单元的不同的连接配置，例如，经由在DE 102008036967A1中描述的通用接口。
还通过一种用于提供供电电压的方法来实现目标，通过该供电电压来对操作电子装置进行操作，其中当从第一电压源得到供电电压时，输出供电电压的基本恒定的第一值，其中当从第二电压源得到供电电压时，输出供电电压的基本恒定的第二值。
参照供电电路和无线电单元所述的实施方式类似地适用于所提出的方法。
附图说明
现在将基于附图来更详细地解释本发明，唯一附图示出如下：
图1是根据所提出的本发明的一种形式的实施例的供电电路的构造的示意性表示。
具体实施方式
供电电路SC可经由输入端子IT连接到电压源(未示出)。在这样的情况下，供电电路SC优选被集成在无线电单元RU中，该无线电单元RU可连接到至少一个现场设备。然而，供电电路还可以被集成在其他电气和/或电子装置中，诸如现场设备，即，传感器、执行器或者其他在过程附近的组件。电压源可以是例如交流电压源。该电压源可以是例如230V和50Hz的电网连接。此外，例如整流器RE可以连接到输入端子IT，以便于在给定的情况下将施加的交流电压转换为直流电压。
此外，供电电路SC包括两个输出端O1、O2，可以经由两个输出端O1、O2来抽出第一供电电压和第二供电电压。在这样的情况下，第一供电电压用于对操作电子装置OE进行操作，并且第二供电电压用于对可连接到无线电单元的独立现场设备进行操作，或者用作操作总线系统，例如，HART总线系统。在这样的情况下，现场设备和/或现场总线系统可例如经由连接线夹连接到无线电单元和供电电路SC。
然而，还能够经由操作电子装置由此通过第一供电电压来向可连接到无线电单元的现场设备供应电能。为了该目的，操作电子装置可以具有其他的输出端(未示出)，现场设备可以连接到该其他输出端并且对其供应电能。
在第二输出端O2可以例如输出24V的第二供电电压，而在第一输出端可以输出用于操作电子装置OC的第一供电电压的第一值或第二值或第三值，例如10V、11V或12V。因此，第一供电电压可以采用不同的值。根据这些不同的值，无线电单元RU的操作电子装置OC例如切换成不同的操作模式或者发出一种或多种无线电信号。
相应的控制单元CU可以用于对储能器ES进行充电。另外，为了用信号通知不同的状态，例如，“储能器ES正在充电”、“储能器ES正在放电”或者“储能器ES已充满”等，可以使用诸如发光二级管这样的信令系统LED；信令系统LED例如同样连接到控制单元CU。
在无故障的操作中，开关S处于位置1，使得由变压器TR输出的例如12V的第一供电电压被直接馈送到第一输出端O1。在中断经由端子IT通过电压源进行供电的情况下，储能器ES进行放电，并且提供例如10V的电压。例如，在给定情况下，因为仅有限的功率可用于危险区域中、储能器ES的迅速充电(再充电)并且同时进行供电，所以不能将现场设备连接到无线电单元。因此，如果对储能器ES进行充电，则开关S切换到位置2。然后，对储能器ES进行充电，并且然而，例如，经由第一输出端O1仅提供了11V。为此，可以提供电压转换器VC。
根据图1中的实施例，供电电路SC还包括在输入初级电路C1和输出次级电路C2之间的电隔离GI。为了该目的，供电电路SC包括变压器TR和光耦合器OPT。
供电电路的储能器ES可以被设计为，在电网电压中断的情况下，使得至少无线电网络(即经由无线电单元的无线电连接)不会中断达预定的时间段，例如，大约30分钟。在该时间段中，可以传送保持信息或紧急信号。
另外，在从储能器传递供电电压的情况下，在特定情况下，为了节能，连接到无线电单元的现场设备必须被关断。为了该目的，供电电路因此可以以供电电压的给定值的形式输出相应的信息。
在这样的情况下，可以分别通过供电电压的不同的值(例如10V，11V和12V)，来用信号通知例如状态“供电良好(依据规格)”、“供电良好并且储能器正在充电”和“供电中断，由储能器供电”。可以例如通过该操作电子装置中的检测电路来测量供电电压的这些值。基于以这样的方式确定的供电电压的值，然后可以设置操作电子装置的不同操作模式。例如，在给定情况下连接的现场设备可以被关断，或者可以经由无线电单元的通信接口来发送警告或者清除警报。
附图标记列表

Claims (13)

1.一种电气和/或电子设备，包括供电电路(SC)和操作电子装置，该设备用在过程自动化技术的工厂的无线电单元，用于实现所述无线电单元的功能并且为可连接到所述无线电单元的现场设备提供电压，
其中所述供电电路用于提供基本上恒定的第一值的供电电压和第二值的供电电压，其中所述第一值的供电电压与所述第二值的供电电压不同，并且所述供电电压用于对所述操作电子装置进行操作，
其中，当从第一电压源(IT)提供所述供电电压时，所述供电电路用于输出所述第一值的供电电压，
其中，当从第二电压源(ES)提供所述供电电压时，所述供电电路(SC)用于输出所述第二值的供电电压，
其中，在所述操作电子装置中的检测电路测量所述供电电压的值，并且基于所测量的值，把所述操作电子装置设置为不同操作模式，
其中，在从所述第二电压源传送所述供电电压的情况下，经由所述无线电单元的无线电连接不中断达预定的时间段，以及
其中，连接到所述无线电单元的所述现场设备被关断以节能。
2.根据权利要求1所述的设备，
其中，所述操作电子装置具有第一操作模式和第二操作模式，并且
其中，所述操作电子装置根据所述第一值的供电电压或所述第二值的供电电压来设置所述第一操作模式或所述第二操作模式。
3.根据权利要求1所述的设备，
其中，所述第一电压源是电网电压。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，
其中，所述供电电路(SC)包括储能器(ES)，所述储能器(ES)形成所述第二电压源，
其中，所述储能器(ES)用于在来自所述第一电压源的电压供应中断的情况下，输出所述第二值的供电电压。
5.根据权利要求4所述的设备，
其中，所述储能器(ES)是可充电的储能器。
6.根据权利要求1所述的设备，
其中，在所述供电电路的输出端(O1)抽出所述第一值的供电电压和所述第二值的供电电压，并且所述第一值的供电电压与所述第二值的供电电压不同。
7.根据权利要求4所述的设备，
其中，当所述储能器(ES)经由所述第一电压源(IT)充电时，所述供电电路用于输出第三值的供电电压，所述第三值的供电电压与所述第一值的供电电压和所述第二值的供电电压不同。
8.一种用于过程自动化技术工厂的无线电单元，所述无线电单元包括根据前述权利要求中的任意一项所述的设备，
其中，所述供电电路(SC)包括电源，所述电源用于连接到交流电力网(IT)和储能器(ES)，
其中，所述供电电路(SC)根据是经由所述电源还是所述储能器(ES)进行电压供应来输出所述第一值的供电电压或所述第二值的供电电压，其中，所述第一值的供电电压和所述第二值的供电电压彼此不同，
其中，所述无线电单元包括操作电子装置，并且在所述操作电子装置中的检测电路测量所述供电电压的值，并且基于所测量的值，把所述操作电子装置设置为不同操作模式，
其中，在从所述储能器传送所述供电电压的情况下，经由所述无线电单元的无线电连接不中断达预定的时间段，以及
其中，连接到所述无线电单元的所述现场设备被关断。
9.根据权利要求8所述的无线电单元，其中，所述操作电子装置用于根据所述供电电压的值来设置所述操作电子装置的第一操作模式或第二操作模式。
10.根据权利要求8所述的无线电单元，
其中，所述操作电子装置具有通信接口，并且
在所述供电电压改变的情况下，所述通信接口用于传送相应的无线电信号。
11.根据权利要求10所述的无线电单元，
其中，所述供电电压改变是所述供电电压从所述第一值改变为所述第二值。
12.根据权利要求8-11中的任何一项所述的无线电单元，其中，所述无线电单元用于为可连接到所述无线电单元的至少一个现场设备供电。
13.一种用于提供供电电压的方法，
利用所述供电电压对操作电子装置进行操作，
其中，当从第一电压源获取所述供电电压时，输出基本上恒定的第一值的供电电压，并且
其中，当从第二电压源获取所述供电电压时，输出基本上恒定的第二值的供电电压，以及
测量所述供电电压的值，并且基于所测量的值，把所述操作电子装置设置为不同操作模式，
其中，在从所述第二电压源传送所述供电电压的情况下，经由无线电单元的无线电连接不中断达预定的时间段，以及
其中，连接到所述无线电单元的现场设备被关断以节能。
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