CN107425785B - 用于电池操作设备的动态电机驱动 - Google Patents

Abstract

电池供电设备包括电池和与所述电池耦接的电机控制器。电机与所述电机控制器可操作地耦接。电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机。

Description

用于电池操作设备的动态电机驱动

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月16日提交的美国临时专利申请No.62/295,669的优先权，该申请的内容通过引用全部并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及电池操作设备。更具体地，本公开涉及，但不限于，为具有电池操作电机的设备动态地调节功耗的系统和方法。

背景技术

存在各种类型的包含电机的电池操作设备。这些设备可以包括例如过程测量设备、工业加工工具、打印机、电器、甚至动力工具。通常，这些设备使用标准电机驱动电路。标准电机驱动电路需要固定的电力(power)电平，以便旋转电机。这样，对于给定转速，电机消耗的电力量是固定的。此外，设备可以供应给电机的电力是有限的。可由位于明尼苏达州Chanhassen的Rosemount公司提供的商品名称为无线压力计(Wireless Pressure Gauge，WPG)的产品就是一种这样的设备。WPG使用标准电机驱动来旋转面板上的刻度盘，并具有用来供电的电池。

用于这种设备的电池将最终达到不能再输送用于连续转动电机的电力的点。当发生这种情况时，电压电平将下降，且该设备可能出现复位的风险。

发明内容

电池供电设备包括电池和与所述电池耦接的电机控制器。电机与所述电机控制器可操作地耦接。电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合(engage)电机。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的包括动态电机驱动的过程控制系统的图解视图。

图2是根据本发明的一个实施例的具有动态电机驱动的过程测量设备的框图。

图3是根据本发明的一个实施例的动态电机驱动的框图。

图4A是不具有动态电机驱动的以低电池电力运行的设备的图解视图。

图4B是具有动态电机驱动的以低电池电力运行的设备的图解视图。

图5是动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。

图6是基于电压指示来动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。

图7是使用所存储的电容动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。

具体实施方式

尽管将在WPG的上下文中一般地描述本文所描述的实施例，但是明确认识到的是实施例对于任何能量约束电机应用或设备都是实用的。典型的设计将确保电机的功耗不超过电池在处于良好或标定条件时可以提供的最大可用电力。在这种情况下，所述电池将保持其电压，并为电机负载提供所需电流。然而，当电池耗尽和/或环境温度下降时，这些类型的系统可能遇到各种问题。

首先，随着电池老化，内部电阻将增加，从而较大电流汲取将导致电池处的电压下降。随着电压降增大，达到系统无法再运行的点，且在设备采用需要最小电压的微处理器或类似电路的情况下，该设备将复位。通常，电机的启动电流较高，且具有该架构的设备可能在更换电池之前不会被恢复。对于WPG，设备的复位会导致无线网络掉线和传感器数据的丢失。例如，WPG将在测量设备处获得的过程测量信息传送给处理环境内部或外部的其他系统。在一个实施例中，WPG产生无线通信信号，所述无线通信信号包括针对该过程所确定的流体压力的指示。当电池电压降低并导致设备复位时，将停止对该流体压力信息进行传送。对于上述和其他过程测量设备，过程数据的丢失可能对过程监控操作具有潜在的危害。

随着电池老化，低温可能对电源产生类似的影响。在这两种情况下，所得到的复位不是期望行为，且还可以在电池完全耗尽之前发生。因此，由于当电池停止工作时电池中仍然有剩余电荷，导致所实现的寿命预期被降低。当寿命预期由于可用电池电压的减少而被降低时，还存在不可预测量的剩余电荷。

为了解决这些问题，本发明的实施例最大化地或以其他方式改善电池运行时间并降低设备复位的风险。作为以持续固定电机速度运行的代替，所述设备基于该设备的可用电力来控制电机的速度。当所述设备具有足够的电源时，该电机针对所述应用以其最佳速度运行。然而，随着设备的电力降低，设备将感测到可用电力的下降，并降低电机速度以进行补偿。

在一个实施例中，动态电机驱动被配置为最大化地或以其他方式改善电池运行时间，并减少设备复位的机会。动态电机驱动监控电池电力容量，并检测所提供的电力何时降低。当动态电机驱动检测到电力降低时，动态电机驱动动态地调整功耗级别以匹配当前可用的电力。上述和其他实施例将在下文进一步详细讨论。

图1是根据本发明的一个实施例的包括动态电机驱动的过程控制系统的图解视图。图1示出了用于测量设备104的过程环境100。测量设备104与过程102耦接。过程102可以包括管道、分析仪器和功能上支持流过过程环境的材料流的其他设备。

测量设备104被配置为提供与过程流体有关的测量输出，例如，过程流体压力。在一个实施例中，测量设备104是WPG。测量设备104还可以包括视觉指示器130。在一个实施例中，视觉指示器130是布置在刻度盘的面板上的针，使得所述针指向所测量的过程变量。因此，视觉指示器130可以可操作地耦接到电机(未示出)，以移动视觉指示器从而提供测量的过程变量的输出。测量设备104还包括有利于传送过程变量的通信组件120。通信组件120可以是例如被配置为在过程环境100中发送和接收信号的无线收发器。在一个示例中，通信组件120被配置为根据IEC 62591进行通信。

系统控制器108可以被配置为接收由通信组件120提供的通信。在一个实施例中，系统控制器108还显示过程变量和针对操作者的控制信号信息。例如，控制信号可以控制所述过程。

如图1所示，过程环境100还包括动态电机驱动112。动态电机驱动112可以包括各种组件，并被配置为动态地控制由电源110供电的电机(未示出)的速度。例如，电源110向在测量设备104内或耦接到测量设备104的电机提供电压。电机移动测量指示器130，使得指示器在面板上旋转以指向所测量的过程变量。在一个实施例中，动态电机驱动112监控电源110，以减少测量设备104复位的风险。如上所述，复位测量设备104可以导致丢失本应由通信组件120传输的测量数据。测量数据的丢失可能对于某些过程环境的监控和维护操作是有害的。此外，由于爆炸和暴露于有害化学物质的风险增加，一些过程环境需要严格的安全措施。因此，在减少测量设备复位的风险的同时不断地监控过程102的能力是有利的。

图2是根据本发明的一个实施例的具有动态电机驱动的过程测量设备的框图。图2示意性地示出了过程测量设备200包括处理器202、显示器206、测量电路208、过程变量传感器210、电池212、存储器220、通信组件218、电机204和动态电机驱动214。过程测量设备200可以被配置为符合固有安全要求，使得包括在测量设备中的组件和耦接到该设备的组件是本身安全的。固有安全要求的一个示例在1988年10月由Factory Mutual Research公布的APPROVAL STANDARD INTRINSICALLY SAFE APPARATUS AND ASSOCIATED APPARATUS FORUSE IN CLASS I,II AND III,DIVISION 1HAZARDOUS(CLASSIFIED)LOCATIONS,CLASSNUMBER 3610中阐述。还考虑了符合诸如加拿大标准协会(CSA)和欧洲CENELEC标准的附加工业标准的修改。

过程变量传感器210被配置为感测从过程102输入的过程变量。例如，过程变量传感器210可以是感测过程流体(例如，来自过程的液体或气体)的压力的压力传感器。过程变量传感器210可以是其他形式的传感器，例如，温度、级别、流量等。

测量电路208可以包括测量传感器的电学特性(诸如，电容或电阻)以便确定过程变量的电路。测量电路208被配置为向处理器202提供过程变量传感器210的电学特性的数字指示。

处理器202是测量设备200的功能组件，由设备激活所述处理器，且所述处理器促进设备内或与设备耦接的其他组件的功能。处理器202可以是微处理器。另外，处理器202可以耦接到存储器220或可以包括存储器220。存储器220可以是易失性的和/或非易失性的计算机存储介质，或任何其他类型的计算机存储器存储配置。

然后，将由测量电路208确定的所测量的过程变量提供给例如处理器202。处理器202可以向设备200的各组件提供指令，以生成对所测量的过程变量的指示。一个这种方式是通过在显示器206上生成测量指示。

例如，处理器202与测量电路208交互，以向显示器206提供合适的测量输出。除了测量指示器(即，如图1所示的视觉指示器130)之外，显示器206还可以包括一个或更多个刻度盘和仪表。视觉指示器围绕刻度盘旋转以指向所确定的压力，其中所述刻度盘包括与压力测量相对应的一系列数字。

电机204与显示器206和处理器202耦接，使得处理器202指示电机移动在显示器206上的测量指示器，以生成对由测量电路208确定的测量输出的指示。因此，使得指示器130物理移动，以便借助于与电机204交互的处理器202来生成对所测量的过程变量的指示。这仅是利用过程测量设备200生成测量指示的一个示例。应当理解，可以使用各种其他测量输出配置。

电机204可以是在过程测量设备中使用的各种电机中的任一种。在一个实施例中，电机204是步进电机。电机204可以是永磁型步进器、混合同步型步进器、可变磁阻步进器或任何其它合适的步进电机配置。在备选实施例中，电机204可以是DC电机。例如，电机204可以是无刷DC电机。

生成对由测量电路208确定的过程变量的测量指示的第二种方式是通过无线传送所述测量指示。处理器202可以提供用于经由通信组件218传送测量指示的指令。通信组件218一般地被配置为促进测量设备200与位于过程环境100内部和外部的各种其他设备和应用之间的通信。在一个实施例中，通信组件218包括被配置为发送和接收对过程测量加以指示的信号的一个或更多个无线收发器。通信组件218还可以被配置为发送和接收对过程测量设备200的功耗级别加以指示的信号。

仅为了说明目的，而不是限制，WPG(即，设备200)被安装和配置为测量过程102的流体压力。所述设备安装在过程环境中并被配置为在延长的时间段(例如，十年)内生成压力测量。如上所述，测量设备200可以被配置为生成显示器206上的本地测量指示和由通信组件218(即，无线收发器)发送的远程测量指示。随着过程测量设备200老化，电池212可能变弱或不能保持电荷并充足地为该设备供电。作为关闭整个设备的替代，过程测量设备200可以包括操作为对该设备的显示器和其他组件周期性供电(duty cycle power)的组件，从而延长设备的在线和活动状态。在上述和类似实施例中，过程测量设备将提供降低的复位发生率，且因此降低测量数据丢失的风险。

为了对过程测量设备200周期性供电，该设备可以包括动态电机驱动214。动态电机驱动214可以包括由处理器202促进的各种组件，以确定功耗级别并调节设备的电力使用。在一个实施例中，动态电机驱动214是嵌入在微处理器(即，处理器202)内的单个组件。备选地，动态电机驱动214可以是模拟电路。此外，在一个实施例中，动态电机驱动214可以包括作为分离的数字和/或模拟电路的多个组件。然而，动态电机驱动可操作地耦接到电池212和处理器202，以控制电机204。

转向图3，现在将进一步详细讨论动态电机驱动214的各个组件。在一个实施例中，过程测量设备300和动态电机驱动304分别与过程测量设备200和动态电机驱动214相同或包括过程测量设备200和动态电机驱动214的类似组件。动态电机驱动304耦接到电池302和电机306，并且被配置为控制设备200的功耗。电池302和电机306可以分别与电池212和电机204相同或包括电池212和电机204的类似组件。动态电机驱动304示例性地包括体电容组件(bulk capacitance component)308、电力检测组件310和电机控制组件312。

提供对过程测量数据的视觉指示和无线传输两者可以是有利的。这使得本领域技术人员能够接收无线通信并验证那些与设备面板上的机械测量输出的通信。考虑到这一点，过程测量设备300可以被配置为在设备具有足够的可用电力时产生视觉指示。当设备确定不再有足够的可用电力时，该设备将通过限制显示输出来降低功耗。

电机控制组件312是否接合电机306取决于例如来自电池302所确定的可用电力量。因此，处理器202的一个或更多个组件被配置为确定来自电源的可用电力量。

电池302向电机306提供电源，并可以是例如可更换的非充电电池。备选地，电池302是不可更换的充电电池。在一个实施例中，电池302被优化，以用于向步进电机提供电力。例如，电池302可以是锂亚硫酰氯电池。

根据一个实施例，将体电容组件308示意性地示为耦接到电池302。在该实施例中，体电容组件308包括被配置为存储由电池302提供的一部分电流的至少一个体电容器。体电容组件308还可以包括被配置为存储由电源提供的一部分电流的任意数量的电容器。

动态电机驱动304还包括电力检测组件310。电力检测组件310可以耦接到电池302和/或体电容组件308。例如，电力检测组件310提供对从电池302向电机控制组件312的可用电力的指示。在一个实施例中，电力检测组件308是提供对电池302的当前电压的指示的电压指示器。例如，电力检测组件310是包括低电压检测器电路的电压指示器。

因此，电机控制组件312被配置为从电力检测组件310接收对可用电池电压的指示。在一个实施例中，电机控制组件312凭借由动态电机驱动304的一个或更多个组件(即，电力检测组件310)提供的指令来接合电机。电机控制组件312可以包括电机控制器和电机控制电路。当电机控制器提供动态驱动指令时，电机控制电路被配置为接收这些指令并在电机306上执行这些指令。例如，电机控制电路执行由电机控制器规定的命令以产生体移动(bulk movement)，产生一个或更多个较小的移动(即，块移动)或使电机停止。产生移动可以包括将体电机移动转换成一系列较小的块移动。因此，处理器202的一个或更多个组件向电机控制组件312提供指令，以接合电机306并产生针对过程流体102的测量输出。

确定可用电力可以为过程测量设备300提供若干优点。例如，所确定的可用电力量可以用于节制(throttle)电机306的功耗。电机控制组件312可以基于对可用电力的评估来减小或增加电机306接合的频率和时长。在一个实施例中，当电机控制组件312确定可用电力降低时，动态电机驱动304促进将体电机移动转换为较小的电机移动，以增加功耗效率。增加功耗效率降低了来自电池302的可用电力的变化性，并因此降低了电池302失去其电荷的风险。确定可用电力量对于以最佳电力电平连续运行过程测量设备300也可以是有价值的。在一个实施例中，电机控制组件312在引起电机的任何随后的块移动之前，评估电池的电压电平。该配置可以使得电机306能够在提供连续的测量指示期间以最佳速度进行操作。

电机控制组件312使用来自电力检测组件310的电压指示来确定设备何时具有足够的电力以产生电机306的连续移动。电机控制组件312执行例如确定是否接合动态驱动从而使电机306周期性地循环的处理。当电力检测组件310提供针对没有足够电压使得电机306运行在其最佳速度下的指示时，电机控制组件312将动态地移动电机。

作为指示连续且标准的电机移动的代替，电机控制组件312将指示将电机306移动被称为“块”的有限量，其中所述连续且标准的电机移动在启动时需要较高的电力成本。一旦电机控制组件312将电机306移动单个块，电力检测组件310将评估电池302的电压电平并提供电压指示以进一步评估任何随后的电机移动。

当电力检测组件310指示没有足够的电压来初始产生连续的电机移动(即，启动成本)但对于至少一些电机移动(即，块移动)存在足够的电压时，电机控制组件312接合电机306以移动另一个块。动态电机驱动304将重复这种评估和块移动的循环，直到电机306旋转到期望位置(即，测量指示器指向刻度盘上的测量的位置)为止。

在一个实施例中，体电容组件308被配置为接收和存储从电池302提供的较小电流。例如，当电力检测组件310指示电力对于连续的电机706移动而言太低时，可以用所述较弱的电池对体电容组件308进行涓流充电。换言之，体电容组件308接收小电流，直到其具有足够的可用于执行块移动的能量为止。

如果电力检测组件310指示在电池302处存在大量可用电压，则动态电机驱动304将不循环块移动，而是将接合电机306，以操作为标准驱动电机。因此，电机控制组件312将产生连续的电机移动，使得电机306以其最佳速度操作。

然而，如果动态电机驱动304确定没有足够的电力来支持任何电机移动，则可以关闭电机306。例如，电机控制组件312从电力检测组件310接收针对可用电压不足以移动电机306的指示。响应于此，电机控制组件312可以使用电力控制电路来限制提供给电机306的电力，并等待电压返回到足够的电平。当限制提供给电机306的电力时，过程测量设备300的其他组件保持工作。例如，通信组件218可能能够在可用电压下起作用，从而提供用于通信和存储过程信息的机制。一旦电机控制组件312从电力检测组件310接收到针对电压已经返回到足够的电平的指示，电机控制组件312可以指示电机306移动另一个块等。因此，电机控制组件312周期性地循环电机电力和/或速度，以减少消耗的平均电流量。这样操作的结果将是：电机针对给定量的可用电力尽可能的移动，同时减少由于设备复位丢失有价值的过程测量和环境信息的风险。

如上所述，配备有动态电机驱动的过程测量设备可以提供优于标准的且固定的电机驱动单元的若干优点。一个特定优点在于降低了测量设备复位的风险。图4A和4B示例性地示出了实践中的这个优点。

图4A是不具有动态电机驱动的以低电池电力运行的设备的图解视图。图4A包括随着时间变化的功耗的图形表示400。附图标记A表示测量设备的功耗，附图标记B表示设备复位信号。测量设备的功耗说明性地示出了不具有动态驱动系统的电机所使用的电力量(即，电压)。设备复位信号说明性地示出了针对该设备的可用电压。因此，当参考线B示出电压降低时，这表示限制提供给电机的电源，且因此表示设备复位。现在将更详细地讨论图4A。

图形表示400示意性地示出了当电机初次被激活时发生了可用电压下降。这是因为启动标准电机驱动所需的启动电力量较高。启动成本导致一般地示于初始时间410处的可用电压的下降。较高的负载电流(诸如，测量设备电机移动)会导致电压下降。如果不密切监控电压降，则可能会丢失附加电压，并最终导致设备复位。当设备复位时，设备复位信号也指示可用电压的下降。电压的下降(因此，复位时段)一般地示于时间402和404之间。在402和404之间的时间期间，测量设备从通信网络掉线，且在该时间段期间将获得的任何测量数据丢失。当设备恢复且电机电流需求再次开始时，较大电流电机移动导致另一设备在时间406和408之间复位。示意性地示出的是，所述设备由于较高的电流负载需求而未从复位周期恢复。随着产生电机移动所需的电力电平增加，该设备由于一连串设备复位而失去对数据的累积。这导致设备性能和数据累积的不可预测性。这种不可预测性在一些处理环境中可能是有害的。

图4B是根据本发明实施例的利用动态电机驱动以较低电池电力操作的设备的图解视图。图4B示意性地包括示出了具有动态电机驱动的过程测量设备的功耗的图形表示450。设备功耗由线E表示，而设备复位信号由线F表示。此外，电池控制信号由线G表示。电池控制信号可以提供针对电池是否处于保证关机操作的条件下的指示。例如，控制信号监控可用电压并提供针对该电压量是否应导致关闭电机(即，限制从电源接收电力)的指示。将功耗一般地示为随时间变化。在具有动态电机驱动的设备(即，具有动态电机驱动214的过程测量设备200)中，电机被激活并由于弱化的电池而导致电压下降。在420处一般地示出了电机激活和随后的电压降。然而，动态电机驱动214允许更一致的电力使用，而不是在启动时电压大幅降低。尽管已经示出标准驱动在充足电力和少到没有的可用电压之间大幅波动(当设备复位时)，但是动态驱动系统保持足够的电压为电机供电。示出了功耗(E)和可用电压(F)两者比图4A所述的标准驱动系统更加一致。在时间422和424之间一般地示出保持足够的电压。因此，动态电机驱动214提供更可预测和可靠的电机控制系统，所述电机控制系统进一步提供增加的过程变量信息的精度和保留。

为了克服保持足够电源的挑战，动态驱动系统被配置为监控电源电平。当动态驱动系统确定低电压条件时，它关闭或减少电机的电力使用，直到恢复到足够的电力为止。在时间426处，示意性地示出了动态电机驱动保持用于操作的足够电压，并避免系统复位和测量数据的丢失。

图5是动态地控制电池供电电机的方法的图解视图。为了动态地控制电池供电电机，动态电机驱动监控电力可用性(即，动态电机驱动214)。监控电力可用性一般地由框502表示。包括例如低电压检测电路的电力检测组件耦接到电池并且被配置为产生针对功耗的指示。例如，电力检测组件310提供针对电池源的电压电平的指示。一旦指示了可用电力量，电机控制组件312可以确定电力可用性是否足以接合电机。确定电力可用性是否足够一般地示于框504处。足够的电源可以是提供高于指定参数或范围的电压电平的电源。例如，操作者针对在全标准速度下操作电机而不复位测量设备所需的可用电力量提供最小阈值。在一个实施例中，操作者经由系统控制器108提供阈值或电力可用性范围。

当动态驱动系统确定存在大于最小阈值的量的可用电力时，电机以最佳速度操作。这在框520处一般地示出。例如，当动态电机驱动214确定存在足够的电力时，电机控制组件以其在所具有的给定量的电力下尽可能快的速度接合电机。动态驱动系统将继续监控功耗，通过回到框502来一般地示出。

当没有足够的电力时，动态驱动系统可以确定当前可用电力量小于预定义的最小阈值。动态驱动系统将检测可用电力的减少。这由框506来一般地示出。例如，当电池变弱时，对电机的电流需求的响应较慢，从而降低其功耗和电压可用性。动态电机驱动可以通过控制电机以降低电机速度来对可用电力的减少进行响应。降低电机速度在框508处一般地示出。

举例来讲，用户可以定义电机的速度降低，其中所述电机的速度降低是响应于确定可用电力量的减少而发生的。在一个实施例中，降低电机速度包括将体电机移动转换为需要较少电力的较小的块移动。当在框508处降低电机速度时，设备可以继续监控功耗并返回到框502。因此，图5一般地示出动态控制电池供电电机的方法的概述，更具体地，示出了动态控制过程环境中的测量设备的电源，且不限于此。

图6是基于电压指示来动态控制电池供电电机的方法的图解视图。在框602处，动态电机驱动被配置为接收电压指示。在一个实施例中，电压指示由与过程测量设备的电池耦接的电力检测组件提供。基于由电力检测组件提供的电压指示，该设备被配置为确定在电源处是否存在足够量的可用电压。确定是否存在足够的电压在框604处一般地示出。例如，电机控制组件312从电力检测组件310接收电压指示。该指示一般地示出可用电力小于指定的最小阈值，其中最小阈值对导致测量设备复位的电压量或范围加以指示。因此，设备可以确定没有足够的电压为电机供电，并响应于此，降低功耗。降低功耗在框620处示出。电机控制组件312可以完全地或部分地限制供应给电机306的电力。一旦驱动降低功耗并防止设备复位，动态电机驱动214可以恢复到接收另外的电压指示。因此，框620说明性地返回到框602，以接收其他的电压指示。

备选地，动态电机驱动可以确定从电源可获得足够的电压。在一个实施例中，足够的电压包括高于用于接合电机306的最小阈值的电压量。例如，最小阈值包括指示和执行电机的单个块移动所需的最小电压量。例如，电压的最小阈值还可以包括运行数据收集或保持设备在线的通信过程所需的最小电压量。

响应于确定可用电压量高于最小阈值，动态电机驱动指示电机的块移动。例如，动态驱动系统包括步进电机，其利用被转换成机械轴旋转的数字脉冲来以一个或更多个块移动来移动电机。因此，如果至少存在可从电池获得的最小电压，则电机控制组件312以单个块的增量接合步进电机306。在框608，动态驱动系统被配置为确定电机是否处于期望位置。当电机处于期望位置时，因为电机控制已执行指令以移动电机306使得例如在面板上产生测量指示，该过程可以结束。然而，当电机不处于期望位置时，可能需要一个或更多个附加的块移动。然后，动态电机驱动可以返回到框604，并执行进一步的评估以确定是否存在用于体电机移动或块电机移动的足够电压。

备选地，当电力检测组件310在框604处确定存在足够电压时，动态电机驱动214指示电机在其具有的给定量的电力下尽可能快地移动。因此，在框620处减少功耗可以包括：优化功耗量，使得电机以块移动形式移动，以连续地评估可用电力并降低复位设备的风险。

图7是用存储电容动态控制电池供电电机的方法的图解视图。当接合动态驱动系统并从电源向电机供给给定量的电力时，电池作为电压产生电流。在一个实施例中，动态电机驱动包括被配置为存储由电池产生的电容的至少一部分的组件。这里提到的电池包括到动态驱动系统的内部和外部电源。

简要地转向图3，动态电机驱动314说明性地包括体电容组件308。体电容组件308被配置为存储用于产生电机移动的电容。当需要降低功耗但电机移动是有益的时，这种配置可以是有利的。

因此，方法700说明性地示出了根据针对过程测量设备产生电机移动的动态电机驱动的操作，在体电容组件中存储能量的方法。在块702处一般地示出了在体电容组件中存储能量。在框704处，动态电机驱动被配置为检测电流需求。例如，动态电机驱动214的一个或更多个组件检测到电流需求增加，因此检测到对来自电源(即，电池212)的需求增加。

电力检测组件216可以确定电力需求增加并获得体电容组件308的帮助。通过添加来自体电容组件的能量，用于电机的初始电流将主要由存储在体电容组件308处的一个或更多个电容器中的电力提供。这样，当检测到用于产生电机移动的电流需求时，该系统被配置为向电机提供体电容电力。在框706处一般地示出了向电机提供体电容。

在一个实施例中，与电池212相比，存储的能量提供较小程度的电力。因此，存储在体电容组件308处的能量一般地由动态电机驱动214用来产生较小的电机移动。在框708处一般地示出了产生较小的电机移动。例如，电机控制组件312使用存储的电容来将电机306移动一个或更多个小块。这样允许即使在电源较弱的情况下电机仍以较快速率进行较小移动。一旦移动足够大，电源将需要提供大量电流，并且如果需要，电机控制组件将开始指示标准电机移动。因此，动态电机驱动被配置为检测电流需求的增加并接合动态电机控制。这些分别在框710和712处一般地示出。

在接合动态电机控制的情况下，该设备将功耗从存储的体电容切换到主电源(例如，电池212)。因此，如框714所示，向电机提供电池电力。动态电机驱动继续在产生较小的电机移动和较大的电机移动时监控功耗和存储的体电容的级别。当电机需求较高但设备复位的风险也较高时，系统不断地监控电力并存储电源的至少一部分以用于立即使用。

在使用动态驱动系统和动态电机控制器的情况下，电力受限设备可以调整其功耗以匹配可用的电力。这样通过保持和延长整个电池寿命，使设备在更长的时间内保持功能。

虽然已经参照优选实施例对本发明进行了描述，本领域技术人员将会认识到的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以实现形式和细节上的修改。

Claims (18)

1.一种过程变量测量设备，包括：

视觉指示器，被配置为指示过程变量测量输出；

电池；

电机控制器，与所述电池耦接；

电机，与所述视觉指示器可操作地耦接并且与所述电机控制器电耦接；以及

其中，所述电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机，以及

其中，所述电机控制器被配置为：将体电机移动转换为一系列块移动，以及在电机中引起至少一个块移动，然后在引起下一个块移动之前评估电池的电压。

2.根据权利要求1所述的过程变量测量设备，还包括：电力检测组件，与电池耦接，其中，所述电力检测组件被配置为向电机控制器提供对电池的电压的指示。

3.根据权利要求2所述的过程变量测量设备，其中，所述电力检测组件包括低电压检测器电路。

4.根据权利要求1所述的过程变量测量设备，其中，所述电机是步进电机。

5.根据权利要求1所述的过程变量测量设备，还包括：体电容组件，与电池可操作地耦接，其中，所述体电容组件被配置为存储来自所述电池的可用电力的一部分。

6.根据权利要求5所述的过程变量测量设备，其中，所述体电容组件包括：至少一个体电容器，与所述电池可操作地耦接，以辅助驱动所述电机。

7.根据权利要求2所述的过程变量测量设备，其中，所述电机控制器被配置为：将电池的电压的指示与最小电压阈值进行比较，以确定是否有足够的电力可用于接合所述电机。

8.根据权利要求7所述的过程变量测量设备，其中，所述电机控制器确定没有足够的电力可用于接合所述电机，并且作为响应，被配置为产生至少一个块移动。

9.根据权利要求1所述的过程变量测量设备，其中，所述电机控制器被配置为：基于可用电力量来接合所述电机，使得电机控制器防止所述过程变量测量设备复位。

10.根据权利要求1所述的过程变量测量设备，还包括无线收发器，被配置为在过程环境中发送信号。

11.一种无线压力计，包括

电池；

电机控制器，与所述电池耦接；

视觉指示器，被配置为指示压力输出；

电机，与所述视觉指示器耦接以移动所述视觉指示器，所述电机与所述电机控制器电耦接；以及

其中，所述电机控制器被配置为检测来自电池的可用电力量，并基于所述可用电力量接合电机，以及

其中，所述电机控制器被配置为：将体电机移动转换为一系列块移动，以及在电机中引起至少一个块移动，然后在引起下一个块移动之前评估电池的电压。

12.根据权利要求11所述的无线压力计，还包括：通信组件，与所述电机控制器可操作地耦接。

13.根据权利要求12所述的无线压力计，其中，所述通信组件包括无线通信电路。

14.根据权利要求11所述的无线压力计，还包括：电力检测组件，与电池耦接，并且被配置为向电机控制器提供对可用电力的指示。

15.根据权利要求11所述的无线压力计，还包括：体电容组件，被配置为存储来自电池的可用电力的一部分。

16.根据权利要求11所述的无线压力计，其中，所述视觉指示器包括位于测量刻度盘上的指针。

17.一种动态控制用于测量设备的电机的方法，包括：

通过使用电力检测组件，检测来自电池的可用电力量；

分析可用电力量，以确定是否存在足够的电力量来接合电机；

将体电容组件与电机控制器耦合，其中，所述体电容组件被配置为存储从所述电池接收的能量；

其中，所述电机控制器被配置为使用体电容组件中所存储的能量来执行块移动；

评估电机的位置，以确定所述电机是否处于期望位置处；以及

确定所述电机没有处在期望位置处，且作为响应，产生针对电机控制器的指令，其中，所述指令指示电机控制组件将所述电机移动下一个有限量以指示过程变量。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述分析可用电力量包括用电机控制器进行分析。

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