CN1856704A - 用于具有流电去耦传输链路的液体或气体传感器的插入式模块 - Google Patents
用于具有流电去耦传输链路的液体或气体传感器的插入式模块 Download PDFInfo
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Abstract
为由传感器模块(SM)和传感器模块头(SMK)组成的液体或气体传感器提供插入式模块(ST1)或(ST2),其中传感器模块SM和传感器模块头(SMK)能够可插拔地相互连接并且能够在插入在一起的状态中通过流电去耦的传输链路进行数据和能量交换。插入式模块可与传感器模块(SM)或传感器模块头(SMK)相连接,并用于显示在传感器模块(SM)中存储的传感器数据或者用于仿真测量值。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于液体或气体传感器的插入式模块,正如权利要求1前序部分中所限定。液体或气体传感器用于测量液体的pH值或氧化还原电位、温度、电导率或混浊度。
背景技术
下面,将主要参考电位计传感器,作为液体或气体传感器的例子。电位计传感器最主要用于确定大电阻的电位,例如在pH测量和氧化还原测量的情况中。借助于pH电极或氧化还原电极,检测溶液的电位。
这些电极在许多应用中受到强烈的磨损,使得它们必须频繁地在较短的工作时间之后被替换。
有结构非常简单的pH传感器,其仅由pH电极构成而没有任何电子元件。这些pH电极发出依赖于pH的电位,该电位可以通过合适的电连接而获得。可选的,这些pH电极具有集成的温度传感器,例如PT100,用于温度补偿。温度传感器的电位可以在合适的温度输出端得到。为了测量,这些pH传感器通常经由电缆连接至变送器,变送器从依赖于pH的电位生成测量信号,根据需要,还可以从温度传感器的温度信号生成测量信号。
除了上述的简单pH电极或传感器之外,还有具有用于阻抗转换的集成预放大器的电极或传感器。预放大器的输出信号是pH传感器的电位,然而,与处于100M量级的pH传感器内部电阻不同,现在作为决定因素的预放大器的内部电阻是几欧姆。于是,输出电位的后续传输及处理对于变送器大大简化。预放大器或者由电池供电或者由电缆提供电压。
另外,可以从Honeywell公司获得名为Direct Line的简单变送器,它们直接安装在pH传感器上。以这种方式,可以在传感器附近产生例如4~20mA测量信号,然后该测量信号能够被传输至控制室。
在所有已知的pH电极或pH传感器的情况中,电极必须在连接至变送器之后被标定,以能够在变送器中存储确定的标定参数。传感器特定的信息,例如测量点名称等,通常不能现场获得,也就是在传感器附近获得。
最近,已知一种pH传感器(可以从Endress+Hauser公司以商标MemoSens获得),其由传感器模块和传感器模块头构成,传感器模块和传感器模块头可以插接在一起。传感器模块和传感器模块头之间的数据及能量传递经由用于流电去耦的连接链路无接触地进行。另外,在传感器模块中提供数字存储器,用于存储标定参数。
类似的,在简单的方式中,不能检查pH传感器是否能够正常工作。在控制室中,人必须依赖于在从传感器到控制室的路径上的安全数据传输。
发明内容
于是,本发明的一个目的是为电位计传感器提供插入式模块,其不具有上述缺点,特别是能够直接在传感器现场给出传感器特定的信息,并且另外能够检查传递到控制器的测量值,而且可以简单且成本低廉地制造。
这个目的通过用于电位计传感器的插入式模块,如权利要求中所限定的模块而实现。
本发明的具有优点的进一步发展在从属权利要求中给出。
附图说明
现在根据附图中示出的例子详细解释本发明,附图中:
图1是传感器模块的示意图;
图2是传感器模块头的示意图;
图3是本发明的插入式模块的示意图,其形式为具有显示器的发送器;
图4是具有现场总线连接的本发明的插入式模块;
图5是本发明的插入式模块,用于测量值仿真。
具体实施方式
图1详细显示了传感器模块SM。传感器模块SM由测量值接收器(例如,玻璃电极)构成,该测量值接收器浸入待测液体中。测量值接收器发送模拟测量信号,该测量信号在模拟信号处理单元中被预处理。然后,经调节的模拟测量信号在模/数转换器A/D中被转换为数字值,在微控制器μC1中进一步处理该数字值。微控制器μC1经由调制解调器和电源NT与线圈L1相连。经由电源NT,向整个传感器模块SM提供电压。适配该传感器模块SM的是传感器模块头,在图2中详细显示了该传感器模块头。在传感器模块头SMK中,线圈L2经由放大器V与调制解调器M2相连,该调制解调器与接口S3相连。接口S3是通用的RS485接口,其用于与测量转换器(未显示)的数据通信。传感器模块SM和传感器模块头SMK可以被可插拔地连接在一起。经由线圈L1和L2,能够进行数据及能量交换。这样,两个模块被流电去耦。
图3显示了本发明的插入式模块,其用作具有显示器的发送器。与传感器模块头SMK类似,插入式模块ST1具有线圈L2、放大器V和调制解调器M2。然而,在插入式模块ST1中,与传感器模块头不同,没有提供接口S3,而是提供了微控制器μC,其与显示器D和供能单元EVE相连。具有天线A的无线电模块F用于数据传输。无线电模块F同样连接至微控制器μC。供能单元EVE可以由电池或太阳能电池构成。供能单元EVE还为传感器模块SM提供电压。在显示器D上,能够显示传感器特定的信息,例如测量点指定。为此,从传感器模块SM中读出相应的数据。如果插入式模块ST1仅用于显示传感器特定的信息,那么可以省略无线电单元F。或者,当仅仅期望到上级单元的无线数据传输时,也可以省略显示器D。
图4给出了可与现场总线相连的插入式模块ST1的另一种实施方式。这里,微控制器μC不与无线电单元F相连,而是与具有现场总线电缆连接KA的现场总线接口S4相连。接口S4可以是Profibus、FoundationFieldbus或HART接口。
图5示意性显示了用于仿真pH值的插入式模块ST2。插入式模块ST2与传感器模块SM构造类似。然而,它没有测量值接收器MA。在模拟信号处理单元SV前部是开关SR,其由微控制器μC1操作。另外,提供数/模转换器DA,其同样与开关SR相连。借助于数模转换器DA,可以产生预定电压,其仿真信号处理单元SV的测量电压。仿真的测量值(pH值)可以在显示器D中给出,该显示器同样与微控制器μC1相连。可插入模块ST2和例如控制室之间的数据传输是经由传感器模块头SMK发生的。两个插入式模块ST1、ST2实施为匙圈下垂物,并因而能够简单耐用,例如通过维修工。
Claims (5)
1.用于液体或气体传感器的插入式模块,该传感器由传感器模块(SM)和传感器模块头(SMK)构成,所述传感器模块和传感器模块头能够可插拔地连接在一起并且在插接在一起的状态中能够经由流电去耦的传输链路交换数据及能量,其特征在于,插入式模块(ST1)可以与传感器模块(SM)相连并且具有显示单元,该显示单元用于显示在传感器模块(SM)中存储的传感器数据。
2.用于液体或气体传感器的插入式模块,该传感器由传感器模块(SM)和传感器模块头(SMK)构成,所述传感器模块和传感器模块头能够可插拔地连接在一起并且在插接在一起的状态中能够经由流电去耦的连接交换数据及能量,其特征在于,插入式模块(ST1)可以与传感器模块(SM)相连并且具有无线电单元,该无线电单元用于传输在传感器模块(SM)中存储的传感器数据。
3.用于液体或气体传感器的插入式模块,该传感器由传感器模块(SM)和传感器模块头(SMK)构成,所述传感器模块和传感器模块头能够可插拔地连接在一起并且在插接在一起的状态中能够经由流电去耦的连接交换数据及能量,其特征在于,插入式模块(ST1)可以与传感器模块(SM)相连并且具有现场总线接口(Profibus、FoundationFieldbus、HART),通过该现场总线接口存取在传感器模块(SM)中存储的传感器数据。
4.用于液体或气体传感器的插入式模块,该传感器由传感器模块(SM)和传感器模块头(SMK)构成,所述传感器模块和传感器模块头能够可插拔地连接在一起并且在插接在一起的状态中能够经由流电去耦的连接交换数据及能量,其特征在于,插入式模块(ST2)可以与传感器模块头(SMK)相连并且具有仿真单元,该仿真单元生成模拟信号值,该模拟信号值对应于预定的测量值并且在信号处理单元中被转换为数字测量值,该数字测量值被转发至传感器模块头(SMK)。
5.根据前述任一权利要求所述的插入式模块,其中,它构造为匙圈下垂物的形式。
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