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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung mindestens einer Prozessgröße, mit einer Primärseite und mit einer Sekundärseite, welche voneinander galvanisch getrennt sind, wobei die Sekundärseite ein für die Prozessgröße sensitives Sensorelement und eine sekundärseitige Elektronikeinheit aufweist und ein die Prozessgröße repräsentierendes Messsignal bereitstellt, und wobei die Primärseite eine primärseitige Elektronikeinheit zur Auswertung des Messsignals und zur Erzeugung eines Ausgangssignals aufweist. Bei der Prozessgröße handelt es sich beispielsweise um den Füllstand einer Flüssigkeit oder eines Schüttguts in einem Behälter, die Dichte, die Viskosität, die elektrische Leitfähigkeit, den Durchfluss oder den pH-Wert einer Flüssigkeit.
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Aus dem Stand der Technik ist eine Vielzahl an Messgeräten bekannt, welche mit zwei Elektronikeinheiten ausgestattet sind, welche oftmals voneinander galvanisch getrennt sind. Die primärseitige Elektronikeinheit ist mit der Energieversorgung des Messgerätes verbunden, während die sekundärseitige Elektronikeinheit dem Sensor zugeordnet ist. Zur Energie- und Datenübertragung sind eine oder mehrere galvanisch getrennte Schnittstellen vorgesehen, welche induktiv oder kapazitiv ausgestaltet sein können. Die Kommunikation zwischen den beiden Elektronikeinheiten erfolgt beispielsweise von der Primärseite zur Sekundärseite über Frequenzmodulation und in umgekehrter Richtung über Lastmodulation, wie in der
DE 10 2006 051 900 A1 beschrieben. Auch eine Amplitudenmodulation ist bekannt. Oftmals erfolgt keine oder nur eine unidirektionale Kommunikation von der Primärseite zur Sekundärseite über die galvanisch getrennte Schnittstelle und ein Optokoppler dient der Datenübertragung von der Sekundärseite zur Primärseite.
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In der Regel überträgt die Sekundärseite an die Primärseite Messdaten, welche die Prozessgröße repräsentieren, während die Primärseite an die Sekundärseite vor allem Parametrierdaten oder sensorspezifische Kenndaten übermittelt. Aus Platz-, Energie- und Kostengründen wird die Anzahl an Schnittstellen zwischen Primärseite und Sekundärseite in der Regel auf ein Minimum reduziert. Hierdurch ist die übermittelbare Information stark begrenzt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Bestimmung mindestens einer Prozessgröße bereit zu stellen, bei welcher der Informationsaustausch zwischen Primärseite und Sekundärseite verbessert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Die dem Sensorelement zugeordnete Sekundärseite des Messgeräts erzeugt das Messsignal, welches die Primärseite in Bezug auf die Prozessgröße auswertet. Erfindungsgemäß weist die sekundärseitige Elektronikeinheit eine Modulationseinheit auf, welche ein moduliertes Messsignal erzeugt, indem sie auf das die Prozessgröße repräsentierende Messsignal zumindest zeitweise mindestens eine weitere Information aufmoduliert. Dieses modulierte Messsignal überträgt die sekundärseitige Elektronikeinheit über eine galvanisch getrennte Schnittstelle an die Primärseite. Durch Auswertung der Modulation des Messsignals verfügt die Primärseite somit über mehr Information als bei reiner Übertragung des Messsignals. Ausgehend von dem ausgewerteten modulierten Messsignal erzeugt die Primärseite ein Ausgangssignal, welches einen aktuellen Wert der Prozessgröße oder einen Fehlerzustand anzeigt und beispielsweise einer Leitwarte oder der Vorrichtung nachgeordneten Feldgeräten zuführbar ist. Das Ausgangssignal kann beispielsweise ein übliches 4...20 mA Signal sein und ist von dem modulierten Messsignal zu unterscheiden, bei welchem es sich um ein messgerätinternes Signal handelt.
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In einer Ausgestaltung führt die Modulationseinheit eine Frequenzmodulation oder eine Pulsweitenmodulation durch. Das Messsignal ist in der Regel ein elektrisches Wechselspannungssignal. Das modulierte Messsignal besitzt gegenüber dem Messsignal entsprechend der Ausgestaltung der Modulationseinheit zumindest zeitweise eine veränderte Frequenz oder ein verändertes Impuls-Pausen-Verhältnis.
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Die mindestens eine weitere Information kann beispielsweise eine Information über eine Konfiguration des Sensorelements oder der sekundärseitigen Elektronikeinheit, eine Information zur Bestimmung oder Überwachung einer weiteren Prozessgröße, oder eine Information über einen aktuellen Betriebszustand der Sekundärseite betreffen. Die Primärseite kann kontrollieren, ob von ihr übertragene Daten korrekt auf der Sekundärseite angekommen sind, z. B. ob die Konfiguration der sekundärseitigen Elektronikeinheit korrekt ist. Für den Fall, dass die Konfiguration direkt auf der Sekundärseite vorgenommen wird erfährt die Primärseite über die Modulation des Messsignals, wie die Sekundärseite konfiguriert ist. Weiterhin ist durch regelmäßige Übertragung der sekundärseitig eingestellten Parameter an die Primärseite eine Kontrollfunktion bezüglich auf Grund eines Fehlers im Betrieb des Messgeräts veränderter Parameter ermöglicht. Durch diese Rücklesefunktion bezüglich der Konfiguration wird die Sicherheit der Vorrichtung erhöht.
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In einer Ausgestaltung zeigt die Sekundärseite über den aktuellen Betriebszustand an, ob sich die sekundärseitige Elektronikeinheit im Messbetrieb zur Bestimmung und/oder Überwachung der Prozessgröße oder in einem Diagnosezustand befindet. Unter dem Diagnosezustand ist die Durchführung einer Diagnose zur Aufdeckung von Fehlern in den Komponenten der sekundärseitigen Elektronikeinheit und des Sensorelements zu verstehen.
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Gemäß einer Ausgestaltung bestimmt die primärseitige Elektronikeinheit an Hand der Frequenz des modulierten Messsignals einen aktuellen Wert der Prozessgröße und erfasst an Hand der Pulsweite des modulierten Messsignals die weitere Information.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung bestimmt die primärseitige Elektronikeinheit an Hand der Frequenz des modulierten Messsignals einen aktuellen Wert der Prozessgröße und erfasst weiterhin ebenfalls an Hand der Frequenz die weitere Information.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung, wobei es sich bei der Vorrichtung um ein vibronisches Messgerät handelt, welches eine mechanisch schwingfähige Einheit und eine Antriebs-/Empfangseinheit aufweist, wobei die Antriebs-/Empfangseinheit die mechanisch schwingfähige Einheit mittels eines Sendesignals zu mechanischen Schwingungen anregt und Schwingungen von dieser empfängt und in eine elektrisches Empfangssignal wandelt, trägt das modulierte Messsignal die Information über zumindest eine Schwingungseigenschaft.
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Gemäß einer Ausgestaltung des vibronischen Messgerätes betrifft die weitere Information die Ausgestaltung der Antriebs-/Empfangseinheit oder die Ausgestaltung der Vorrichtung als Grenzstandschalter für einen minimalen oder einen maximalen Grenzstand oder eine Schwingungseigenschaft oder eine Größe zur Beurteilung der Güte der schwingfähigen Einheit und/oder der Antriebs-/Empfangseinheit.
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Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Messsignal die Frequenz der Schwingungen trägt und dass die weitere Information die Amplitude, die Phasenverschiebung zwischen dem Sendesignal und dem Empfangssignal, oder ein Energiebedarf, insbesondere ein Strombedarf, der Antriebs-/Empfangseinheit ist. Aus der Frequenz der Schwingung bestimmt die Primärseite die Prozessgröße Füllstand. Aus einer Änderung der Phasenverschiebung ist beispielsweise eine Viskositätsänderung des Mediums ableitbar. Ist die schwingfähige Einheit aus dem Medium ausgetaucht oder erfolgt die Schwingungsanregung außerhalb eines Frequenzbereiches, bei welchem die Schwingungseigenschaften von dem Prozessmedium abhängen, ist eine Ansatzerkennung möglich. Eine Abnahme der Amplitude gegenüber der Amplitude der Schwingung einer ansatzfreien schwingfähigen Einheit deutet auf Ansatzbildung hin. Über den Energiebedarf ist die Güte der schwingfähigen Einheit und der Antriebs-/Empfangseinheit bestimmbar.
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Bei der Prozessgröße handelt es sich bevorzugt um den Füllstand, die Dichte und/oder die Viskosität eines Mediums. Dies insbesondere für den Fall, dass es sich bei der Vorrichtung um ein vibronisches Messgerät handelt. Es kann sich jedoch auch um eine beliebige andere Prozessgröße wie beispielsweise Druck, Temperatur, Durchfluss oder pH-Wert handeln.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine Skizze eines Messgeräts im Einsatz;
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2 zeigt den schematischen Aufbau eines Messgeräts nach 1.
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In 1 ist ein vibronisches Messgerät 1 zur Bestimmung und/oder Überwachung eines Grenzfüllstands, der Dichte, oder der Viskosität eines Mediums 5 in einem Behälter 4 dargestellt. Das Messgerät 1 ist auf einer Höhe in dem Behälter 4 angeordnet, welche einem zu überwachenden Grenzfüllstand entspricht. Das Erreichen des Grenzfüllstands wird an Hand einer Bedeckung der Sensoreinheit, welche in Form einer mechanisch schwingfähigen Einheit 2 vorliegt, detektiert. In dem dargestellten Fall dient das Messgerät 1 als Überfüllsicherung und überwacht, ob das Medium 5 den Grenzfüllstand erreicht. Ist dies der Fall, erzeugt das Messgerät 1 eine Bedecktmeldung.
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Eine Antriebs-/Empfangseinheit 3 regt die schwingfähige Einheit 2 zu mechanischen Schwingungen, beispielsweise mit der Resonanzfrequenz, an. Vorzugsweise ist die Antriebs-/Empfangseinheit 3 als elektromechanische Wandlereinheit mit einem oder mehreren piezoelektrischen Elementen ausgestaltet, welche die Schwingungen der schwingfähigen Einheit 2 auch empfangen und in elektrische Signale umwandeln. Ist die schwingfähige Einheit 2 mit Medium 5 bedeckt, ändert sich die Schwingfrequenz gegenüber einer Schwingung mit unbedeckter schwingfähiger Einheit 2. Mittels einer Frequenzauswertung ist somit der Grenzstand überwachbar. Aus den Schwingungseigenschaften sind weiterhin die Dichte und die Viskosität des die schwingfähige Einheit 2 umgebenden Mediums bestimmbar.
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Aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit und beispielsweise auch, um in explosionsgeschützten Bereichen einsetzbar zu sein, verfügt das Messgerät 1 über eine galvanische Trennung zwischen einer Sekundärseite II mit der schwingfähigen Einheit 2 und den in einer sekundärseitigen Elektronikeinheit 9 zusammengefassten, für die Aufnahme des Messsignals erforderlichen elektronischen Komponenten, und einer Primärseite I mit einer primärseitigen Elektronikeinheit 8 zur Auswertung des Messsignals in Bezug auf die Prozessgröße und der Verbindung zur Energieversorgung des Messgerätes 1. Die Sekundärseite II überträgt das Messsignal an die Primärseite I. Diese führt die Auswertung des Messsignals durch und erzeugt das Ausgangssignal des Messgeräts 1.
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Die Erfindung wird an Hand eines vibronischen Füllstandsmessgerätes näher erläutert. Prinzipiell ist die Erfindung jedoch in beliebigen Messgeräten mit galvanischer Trennung einsetzbar, bei welchen die Sekundärseite das Messsignal erzeugt und die Primärseite das Messsignal zur Auswertung von der Sekundärseite empfängt.
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2 offenbart eine schematische Darstellung des Aufbaus eines vibronischen Messgeräts 1 wie es in 1 dargestellt ist. Die Sensoreinheit 2 ist einer Sekundärseite II zugeordnet, während die Spannungsquelle 13 zur Energieversorgung des Messgerätes 1 einer Primärseite I zugeordnet ist. Primärseite I und Sekundärseite II sind galvanisch voneinander getrennt. Über eine galvanisch getrennte Schnittstelle 15, wobei es sich beispielsweise um eine induktive oder kapazitive Schnittstelle handelt, überträgt die primärseitige Elektronikeinheit 8 Energie und Daten an die Sekundärseite II. Energie und Daten können auch über separate Schnittstellen übertragen werden. Die Datenübertragung erfolgt hierbei unidirektional von der Primärseite I zur Sekundärseite II. Es sind auch Ausgestaltungen denkbar, in welchen die Primärseite I keine Daten an die Sekundärseite II überträgt, beispielsweise falls ein Speicherelement der sekundärseitigen Elektronikeinheit 9 direkt konfigurierbar ist und somit sekundärseitig alle Informationen zur Konfiguration des Schwingkreises zur Schwingungsanregung der schwingfähigen Einheit 2 vorhanden sind.
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Die primärseitige Elektronikeinheit 8 weist eine Logikeinheit in Form eines ersten Mikrocontrollers 11 auf. Die sekundärseitige Elektronikeinheit 9 weist ebenfalls eine Logikeinheit in Form eines zweiten Mikrocontrollers 12 auf. An Stelle eines Mikrocontrollers 11, 12 sind auch andere intelligente Logikeinheiten einsetzbar, beispielsweise auch ein ASIC oder ein FPGA. Sekundärseitig ist prinzipiell auch ein I/O-Controller oder ein per Buskommunikation gesteuerter Remote I/O-Expander einsetzbar.
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Die Antriebs-/Empfangseinheit 3, welche die mechanisch schwingfähige Einheit 2 zu mechanischen Schwingungen anregt und die Schwingungen von dieser empfängt, ist in einen elektrischen Schwingkreis integriert. Die elektronischen Komponenten des Schwingkreises sind dem Fachmann hinlänglich bekannt und hier zur besseren Übersicht in der Verarbeitungseinheit 7 zusammengefasst dargestellt. Bei den elektronischen Komponenten handelt es sich beispielsweise um Filter, Verstärker, Phasenschieber und dergleichen.
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Der zweite Mikrocontroller 12 steuert oder regelt die Verarbeitungseinheit 7 und stellt Parameter zur Schwingungsanregung gemäß einer gewünschten Konfiguration ein. Diese Konfiguration wird dem zweiten Mikrocontroller 12 von dem ersten Mikrocontroller 11 mitgeteilt. Beispielsweise unterscheidet sich die Konfiguration bei einem zur Detektion eines maximalen Füllstands eingesetzten Messgeräts 1 von derjenigen eines zur Detektion eines minimalen Füllstands eingesetzten Messgeräts 1. Weiterhin ergeben sich Unterschiede je nach Ausgestaltung der Antriebs-/Empfangseinheit 3.
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Die Kommunikation zwischen primärseitiger Elektronikeinheit 8 und sekundärseitiger Elektronikeinheit 9 über die Schnittstelle 15 erfolgt unidirektional von der Primärseite zur Sekundärseite II. Hierzu sendet der erste Mikrocontroller 11 per serieller Kommunikation ein Signal an den zweiten Mikrocontroller 12. Dieses Signal beinhaltet Konfigurierdaten. Mit diesen Daten konfiguriert der zweite Mikrocontroller 12 den Schwingkreis. Beispielsweise setzt er Parameter von Filtern oder Verstärkern im Schwingkreis bzw. steuert Schalter zur Auswahl bestimmter möglicher Signalpfade, oder er setzt den Wert für die Phasenverschiebung zwischen Sende- und Empfangssignal der Antriebs-/Empfangseinheit 3 fest. Das Messsignal ist aus dem Schwingkreis ausgekoppelt und liegt in Form einer elektrischen Wechselspannung vor, deren Frequenz die Information über den Bedecktzustand der schwingfähigen Einheit 2 trägt. Das Messsignal ist einer Modulationseinheit 14 zugeführt, welche von dem zweite Mikrocontroller 12 gesteuert ist. Die Modulationseinheit 14 kann auch als Teil des zweiten Mikrocontrollers 12 ausgestaltet sein.
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Der zweite Mikrocontroller 12 steuert die Modulationseinheit 14 derart, dass diese das Messsignal in Abhängigkeit der aufzuprägenden Information verändert. In einer Ausgestaltung verändert die Modulationseinheit 14 die Frequenz des Messsignals. In einer anderen, alternativen oder zusätzlichen Ausgestaltung variiert die Modulationseinheit 14 das Impuls-Pausen-Verhältnis. Das modulierte Messsignal führt die Modulationseinheit 14 über eine weitere galvanisch getrennte Schnittstelle 16 der Primärseite I zur Auswertung zu. In einer digitalen Ausgestaltung empfängt primärseitig ein Analog-Digital-Wandler das modulierte Messsignal und wandelt es in ein digitales Messsignal um, welches der erste Mikrocontroller 11 auswertet. Eine zumindest teilweise analoge Messsignalverarbeitung ist jedoch ebenfalls möglich.
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Die primärseitige Elektronikeinheit 8 wertet das Messsignal in Bezug auf die Frequenz aus, um den Bedecktzustand der schwingfähigen Einheit 2 zu bestimmen. Hierzu ist beispielsweise ein Grenzwert für die Frequenz hinterlegt, dessen Unterschreiten dem Bedeckt-Zustand und dessen Überschreiten dem Frei-Zustand zugeordnet ist. Durch Vergleich der gemessenen Frequenz mit der hinterlegten Frequenz ist dementsprechend erkennbar, ob der zu überwachende Grenzfüllstand erreicht ist oder nicht. Die primärseitige Elektronikeinheit 8 erzeugt ein vom Füllstand abhängiges Ausgangssignal, beispielsweise in Form eines 4...20 mA-Signals. Dieses Ausgangssignal ist einer Prozessüberwachungseinheit in einer Leitwarte oder nachfolgenden Prozessgeräten zuführbar.
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Neben der Prozessgröße ermittelt die primärseitige Elektronikeinheit 8 erfindungsgemäß eine weitere Information aus dem modulierten Messsignal. Die Modulationseinheit 14 kann das Messsignal auch auf verschiedene Arten modulieren, sodass verschiedene Informationen hintereinander über das modulierte Messsignal an die Primärseite I übertragbar sind. Die Modulation kann hierbei ständig oder in bestimmten Intervallen, vorzugsweise in periodischen Abständen, erfolgen. Beispiele für Informationen, welche für die Primärseite I relevant sein können und über das modulierte Messsignal übertragbar sind, werden im Folgenden angegeben.
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Die primärseitige Elektronikeinheit 8 ermittelt an Hand der Frequenz des übertragenen modulierten Messsignals den Füllstand. Die aufmodulierte Information kann nun beispielsweise weiterhin eine weitere Schwingungseigenschaft der schwingfähigen Einheit wie die Amplitude oder die Phasenverschiebung zwischen Sendesignal und Empfangssignal wiedergeben. Hieraus ist eine Information über Dichte und/oder Viskosität des Mediums ableitbar. An Hand einer verminderten Amplitude bei der mit einer frei schwingenden schwingfähigen Einheit 2 einhergehenden Frequenz ist Ansatz an der schwingfähigen Einheit 2 detektierbar.
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In dem Schwingkreis ist ein von dem zweiten Mikrocontroller 12 steuerbarer Schalter 6 vorhanden. Zur Ausgabe des Steuersignals für den Schalter 6 besitzt der zweite Mikrocontroller 12 einen Steuerausgang P1. Die Verbindung des Steuerausgangs P1 mit dem Schalter 6 ist über die gestrichelt dargestellte Linie angedeutet. Mittels des Schalters 6 ist an Stelle der mechanisch schwingfähigen Einheit 2 ein RC-Glied in den Schwingkreis einbringbar. Das bei eingebrachtem RC-Glied empfangene Empfangssignal weist keine prozessgrößenspezifischen Anteile mehr auf. Die Schwingung erfolgt in diesem Fall entsprechend auch nicht mit der Resonanzfrequenz der schwingfähigen Einheit 2, sondern mit einer von den Komponenten der sekundärseitigen Elektronikeinheit 9 vorgegebenen Abrissfrequenz. In diesem Zustand führt der zweite Mikrocontroller 12 eine Diagnose der elektronischen Komponenten des Schwingkreises durch. Vorzugsweise führt der zweite Mikrocontroller 12 in regelmäßigen Abständen Diagnosen durch.
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Die Abrissfrequenz kann nicht nur während des Diagnosezustands vorliegen, sondern auch im Messbetrieb, wenn die Dämpfung der Schwingungen der schwingfähigen Einheit 2 beispielsweise auf Grund von Ansatz oder hoher Viskosität so groß ist, dass die schwingfähige Einheit 2 keine mechanischen Schwingungen mehr ausführt. Auch wenn ein Kabelbruch vorliegt und die schwingfähige Einheit 2 deswegen nicht mehr zu Schwingungen anregbar ist, schwingt der Schwingkreis mit der Abrissfrequenz. Wertet die Primärseite I die Frequenz des übertragenen Messsignals aus und detektiert die Abrissfrequenz, so erzeugt sie ein Alarmsignal oder ein dem sicheren Zustand entsprechendes Ausgangssignal. Der sichere Zustand ist beispielsweise im Fall eines Grenzstandschalters zur Überfüllsicherung, d. h. zur Detektion des Erreichens eines maximalen Füllstands, der Bedeckt-Zustand.
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Damit die Sekundärseite II unabhängig von Kommandos der Primärseite I Diagnosen durchführen kann und auf der Primärseite I dennoch bekannt ist, dass eine Diagnose durchgeführt wird und die gemessene Frequenz des Messsignals keine Schwingfrequenz bei angeregter schwingfähiger Einheit 2 darstellt, übermittelt die Sekundärseite II der Primärseite I diese Information. Hierzu steuert der zweite Mikrocontroller 12 die Modulationseinheit 14 derart, dass diese 14 immer dann, wenn eine Diagnose durchgeführt wird, die Frequenz des anliegenden Messsignals oder das Impuls-Pausen-Verhältnis verändert. Bei einer Frequenzmodulation führt dies insbesondere zu einer Frequenzverschiebung der Abrissfrequenz, mit welcher der Schwingkreis im Diagnosezustand schwingt. Detektiert die primärseitige Elektronikeinheit 8 die entsprechend verschobene Frequenz bzw. das veränderte Impuls-Pausen-Verhältnis, wertet sie das übertragene modulierte Messsignal nicht in Hinblick auf die Prozessgröße aus oder erzeugt zumindest kein entsprechendes Ausgangssignal, sondern behält das vor der Diagnose erzeugte Ausgangssignal bei. Hierdurch wird verhindert, dass die Primärseite I auf Grund der Detektion der Abrissfrequenz einen Fehlalarm erzeugt. Da die Sekundärseite II selbstständig die Diagnose startet, ist keine Übertragung eines die Diagnose startenden Signals von der Primärseite I zur Sekundärseite II erforderlich, sodass die Schnittstelle 15 hierfür nicht aktiviert werden muss. Dies spart Energie.
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Konkret im Fall eines Grenzstandschalters zur Überwachung eines maximalen Füllstands, d. h. in Maximum-Konfiguration, existieren für die Frequenz dann vier verschiedene Bereiche: ein erster Bereich, welcher mit einer unbedeckten Sensoreinheit 2 einhergeht und einen Normalzustand des Messgeräts 1 beschreibt; ein zweiter Bereich, welcher mit einer bedeckten Sensoreinheit 2 einhergeht und zur Änderung des Ausgangssignals des Messgeräts 1 führt, da der zu überwachende Grenzfüllstand erreicht ist; ein dritter Bereich, welcher außerhalb des ersten und zweiten Bereichs liegt und zumindest eine Abrissfrequenz umfasst, welche zusammen mit einem Fehler auftritt und zur Ausgabe eines Alarmsignals führt; und ein vierter Bereich, welcher durch Modulation des Messsignals erreicht wird und zumindest eine Frequenz umfasst, die beispielsweise ein Vielfaches der Abrissfrequenz darstellt und den Diagnosezustand anzeigt.
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In der bislang noch nicht offengelegten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen
DE 10 2010 039 585.4 ist ein Verfahren zur Kompensation von Kopplungseffekten in den piezoelektrischen Elementen der Wandlereinheit eines vibronischen Messgeräts beschrieben, welches es erlaubt, auch in hochviskosen Medien die Anregung bei der Resonanzfrequenz aufrechtzuerhalten. Ob aktuell eine Kompensation durchgeführt wird oder nicht stellt ebenfalls eine Information dar, welche auf das Messsignal aufmodulierbar ist.
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Weitere Informationen, die mit dem Messsignal an die Primärseite I übertragbar sind, sind Informationen bezüglich der Konfiguration des Messgeräts 1. Derartige Informationen übergibt die primärseitige Elektronikeinheit 8 der sekundärseitigen Elektronikeinheit 9 in der Regel bei der Inbetriebnahme des Messgeräts 1. Indem diese Informationen nun aus der sekundärseitigen Elektronikeinheit 9 ausgelesen und an die Primärseite I übermittelt werden ist eine Kontrollmöglichkeit gegeben, ob eine Fehlkonfiguration vorliegt. Die Fehlkonfiguration kann hierbei von Anfang an oder während des Betriebs des Messgeräts 1 auftreten, sodass der Erhalt einer Information über die aktuelle Konfiguration nicht nur unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Messgeräts 1, sondern auch im laufenden Betrieb des Messgeräts 1 sinnvoll ist.
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Eine weitere aufmodulierbare Information besteht in dem Energiebedarf der Antriebs-/Empfangseinheit 3. Insbesondere bestimmt die Sekundärseite II den Strom, welcher zur Anregung der schwingfähigen Einheit 2 zu resonanten Schwingungen über den Schwingkreis erforderlich ist und überträgt den Stromwert über die Modulation an die Primärseite I. Der primärseitige Mikrocontroller 11 ermittelt aus dieser Information die Güte des Schwingkreises bzw. die Güte von Antriebs-/Empfangseinheit 3 und schwingfähiger Einheit 2. Eine verminderte Güte liegt beispielsweise bei Ansatzbildung an der schwingfähigen Einheit 2 vor und geht mit einer verminderten Messgenauigkeit einher. In manchen Fällen, insbesondere bei der Überwachung einer Prozessgröße durch Vergleich mit einem vorgegebenen Grenzwert, ist sogar eine falsche Aussage über die Prozessgröße möglich. Durch die Auswertung der Information über den Energiebedarf kann eine solche falsche Aussage vermieden werden.
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Die Modulationseinheit 14 kann auch derart ausgestaltet und die Modulation von dem zweiten Mikrocontroller 12 derart gesteuert sein, dass verschiedene Informationen über verschiedene Puls-Pausen-Verhältnisse oder verschiedene Frequenzen auf das Messsignal aufmoduliert werden. Es ist ebenfalls möglich, verschiedene Informationen durch das gleiche Puls-Pausen-Verhältnis zu übertragen, indem ein Startsignal für die Datenübertragung und eine feste Abfolge der Informationen vorgegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messgerät
- 2
- Schwingfähige Einheit
- 3
- Antriebs-/Empfangseinheit
- 4
- Behälter
- 5
- Medium
- 6
- Schalter
- 7
- Verarbeitungseinheit
- 8
- Primärseitige Elektronikeinheit
- 9
- Sekundärseitige Elektronikeinheit
- 10
- RC-Glied
- 11
- Erster Mikrocontroller
- 12
- Zweiter Mikrocontroller
- 13
- Spannungsquelle
- 14
- Modulationseinheit
- 15
- Schnittstelle
- 16
- Schnittstelle
- P1
- Schaltausgang
- I
- Primärseite
- II
- Sekundärseite
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006051900 A1 [0002]
- DE 102010039585 [0036]
