DE102017125129A1 - Feldgerät-Elektronik - Google Patents

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DE102017125129A1
DE102017125129A1 DE102017125129.4A DE102017125129A DE102017125129A1 DE 102017125129 A1 DE102017125129 A1 DE 102017125129A1 DE 102017125129 A DE102017125129 A DE 102017125129A DE 102017125129 A1 DE102017125129 A1 DE 102017125129A1
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Michael Dötsch
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behältnis mit zumindest einer Sensoreinheit und einer Elektronikeinheit (1), welche Elektronikeinheit (1) eine Transceiver-Einheit (2) und eine Transceiver-Schutzeinheit (7) zur Begrenzung einer Eingangs-Spannung (U) der Transceiver-Einheit (2) auf einen vorgebbaren Transceiver-Spannungswert umfasst. Erfindungsgemäß umfasst die Transceiver-Schutzeinheit (7) eine erste Begrenzungs-Einheit (9) und eine Transistor-Einheit (8) mit zumindest einem Transistor (8a), wobei die Transistor-Einheit (8) in Reihe zu der Transceiver-Einheit (2) geschaltet ist, wobei die erste Begrenzungs-Einheit (9) parallel zur Transceiver-Einheit (2) geschaltet und an einen Steueranschluss des Transistors (8a) angeschlossen ist, und wobei die erste Begrenzungs-Einheit (9) dazu ausgestaltet ist, im Falle, dass eine Versorgungs-Spannung für die Elektronikeinheit (1) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, eine Eingangs-Spannung für den Steueranschluss des Transistors (8a) auf einen vorgebbaren Steuer-Wert zu steuern, derart, dass die Eingangs-Spannung (U) der Transceiver-Einheit (2) auf den ersten vorgebbaren Transceiver-Spannungswert begrenzt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behältnis zumindest mit einer Sensoreinheit und einer Elektronikeinheit. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung handelt es sich insbesondere um ein Feldgerät, welches der Überwachung und/oder Bestimmung mindestens einer, beispielsweise chemischen oder physikalischen, Prozessgröße eines Mediums dient. Das Medium ist beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gas. Unter dem Begriff Behältnis seien erfindungsgemäß alle dem Fachmann bekannten Vorrichtungen verstanden, welche dazu ausgestaltet sind, ein Medium zu fassen und/oder zu führen, beispielsweise Behälter oder Rohrleitungen.
  • Üblicherweise kommt die Sensoreinheit des Feldgeräts zumindest teilweise und zumindest zeitweise mit dem Prozess in Berührung und dient der Erfassung eines die jeweilige Prozessgröße repräsentierenden Signals. Die Elektronikeinheit dient wiederum beispielsweise der Signalerfassung, -auswertung und/oder -speisung. Zur Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit, beispielsweise einer Datenverarbeitungseinheit, oder einer Prozessleitwarte, umfasst die Elektronikeinheit typischerweise eine Transceiver-Einheit, welche insbesondere der Signalübertragung dient.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden im Prinzip alle Messgeräte als Feldgerät bezeichnet, die prozessnah eingesetzt werden und die prozessrelevante Informationen liefern oder verarbeiten, also auch Remote I/Os, Funkadapter bzw. allgemein elektronische Komponenten, die auf der Feldebene angeordnet sind. Eine Vielzahl solcher Feldgeräte wird von Firmen der Endress + Hauser-Gruppe hergestellt und vertrieben.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Feldgerät um ein Füllstandsmessgerät, Durchflussmessgerät, Druck- und Temperaturmessgeräte, pH- und/oder pH-Redoxpotentialmessgerät, oder auch um ein Leitfähigkeitsmessgerät, handeln, welches der Erfassung der jeweils entsprechenden Prozessgrößen, wie einem Füllstand, einem Durchfluss, dem Druck, der Temperatur, einem pH-Wert, eines Redoxpotentials, oder einer Leitfähigkeit dient. Die jeweils zugrundeliegenden Messprinzipien sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt, und werden an dieser Stelle nicht einzeln angeführt. Bei Durchflussmessgeräten handelt es sich insbesondere um Coriolis-, Ultraschall-, Vortex-, thermische und/oder magnetisch induktiven Durchflussmessgeräte. Füllstandsmessgeräte wiederum sind insbesondere als Mikrowellen-Füllstandsmessgeräte, Ultraschall-Füllstandsmessgeräte, zeitbereichsreflektometrische Füllstandsmessgeräte (TDR), radiometrische Füllstandsmessgeräte, kapazitive Füllstandsmessgeräte, konduktive Füllstandsmessgeräte und/oder temperatursensitive Füllstandsmessgeräte ausgestaltet. Auch Grenzstandschalter kommen in dieser Hinsicht in Frage. Bei Druckmessgeräten dagegen handelt es sich schließlich bevorzugt um sogenannte Absolut-, Relativ- oder Differenzdruckgeräte, während ein Temperaturmessgerät bevorzugt ein Thermoelement oder ein temperaturabhängiger Widerstand zur Ermittlung der Temperatur aufweisen.
  • Um einen stabilen Betrieb des jeweiligen Feldgeräts zu ermöglichen, werden je nach der konkreten Anwendung verschiedenste Anforderungen an das Feldgerät gestellt. Ein wichtiger Punkt betrifft die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) des jeweiligen Feldgeräts. Typische Störursachen bezüglich der EMV betreffen Schwankungen und/oder Unterbrechungen der Versorgungsspannung, die Entladung statischer Elektrizität oder der Einfluss elektromagnetischer Felder in der Umgebung des jeweiligen Feldgeräts sowie das Auftreten transienter Überspannungen in Form von Impulsgruppen oder Einzelimpulsen. In Bezug auf die EMV von Feldgeräten sei insbesondere auf die Normen DIN EN 61326-1, NE21 oder auch IEC61131-9 verwiesen, welche sowohl Anforderungen bezüglich der Störfestigkeit des jeweiligen Feldgeräts sowie verschiedene Grenzwerte für eine Störaussendung festlegen. Hinsichtlich der jeweiligen Grenzwerte sind beispielsweise die Länge der Versorgungsleitungen, als auch die Frage, ob das jeweilige Feldgerät an ein lokales Gleichstromversorgungsnetz angeschlossen werden kann oder nicht, zu berücksichtigen. Je nach angedachter Verwendung des jeweiligen Feldgeräts können die speziell für die Verwendung zu stellenden Anforderungen an das Feldgerät, insbesondere an die jeweiligen Komponenten der Elektronik, stark variieren.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Messgerät anzugeben, für welches auf einfache und kostengünstige Weise für unterschiedliche Anwendungen eine hohe elektromagnetische Verträglichkeit gewährleistet werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behältnis zumindest mit einer Sensoreinheit und einer Elektronikeinheit, welche Elektronikeinheit eine Transceiver-Einheit und eine Transceiver-Schutzeinheit zur Begrenzung einer Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit auf einen vorgebbaren Transceiver-Spannungswert umfasst. Die erfindungsgemäße Transceiver-Schutzeinheit umfasst eine erste Begrenzungs-Einheit und eine Transistor-Einheit mit zumindest einem Transistor,
    wobei die Transistor-Einheit in Reihe zu der Transceiver-Einheit geschaltet ist,
    wobei die erste Begrenzungs-Einheit parallel zur Transceiver-Einheit geschaltet und an einen Steueranschluss des Transistors angeschlossen ist, und
    wobei die erste Begrenzungs-Einheit dazu ausgestaltet ist, im Falle, dass eine Versorgungs-Spannung für die Elektronikeinheit einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, eine Eingangs-Spannung für den Steueranschluss des Transistors auf einen vorgebbaren Steuer-Wert zu steuern, derart, dass die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit auf den ersten vorgebbaren Transceiver-Spannungswert begrenzt wird.
  • Die Transceiver-Einheit verfügt bevorzugt über eine Regel-Einheit zur Regelung einer Eingangs- und/oder Ausgangs-Spannung der Transceiver-Einheit und zumindest ein Anschlusselement. Bei dem Anschlusselement handelt es sich bevorzugt um einen Eingang, einen Ausgang oder um einen kombinierten Ein- und Ausgang. Mittels der Transceiver-Einheit kann beispielsweise eine uni- oder bidirektionale Übertragung von Signalen zwischen der Vorrichtung und einer übergeordneten Einheit vorgenommen werden. Die übergeordnete Einheit ist dabei beispielsweise eine Datenverarbeitungseinheit, oder einer Prozessleitwarte sein.
  • Typische Transceiver-Einheiten von Feldgeräten sind üblicherweise nur für geringe transiente Energien ausgelegt, da diese lokal innerhalb eines Geräts an eine eigene Versorgung anschlossen werden. Je nach Eingruppierung werden hier normativ sogenannte Surge- und Burst-Quellen mit verschiedenen Innenwiderständen herangezogen. Ein Schutz der Transceiver-Einheit vor Überspannungen ist entsprechend für einen ortsunabhängigen Einsatz, insbesondere auch zur Gewährleistung der typischen Anforderungen bezüglich der EMV, erforderlich. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt geworden, eine Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit durch die Verwendung von Dioden, Varistoren, oder Gasentladern zu begrenzen. Diese Varianten weisen jedoch verschiedene Nachteile auf.
  • Im Falle von Dioden ist die erreichbare Spannungsbegrenzung, also der jeweils erreichbare maximale Wert für die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit, abhängig vom jeweils durch die Dioden fließenden Strom und vom Innenwiderstand. So steigt mit zunehmendem Strom nachteilig der maximale Wert für die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit. Für viele Anwendungen ist eine derartige Spannungsbegrenzung entsprechend nicht ausreichend, bzw. die maximal zulässige Leistung der Dioden kann schnell überschritten werden.
  • Bei Verwendung von Varistoren ergibt sich der Nachteil, dass diese bei hohen Strömen eine ausreichende Spannungsbegrenzung nicht mehr aufrechterhalten können. Bei Gasentladern wiederum besteht ein großer Nachteil darin, dass bis zur Zündung des Lichtbogens ein vergleichsweise hoher Spannungswert entsteht, der bereits zur Zerstörung der Transceiver-Einheit führen kann.
  • Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die vorliegende Erfindung die Verwendung einer Transceiver-Schutzeinheit vor, welche eine Transistor-Einheit und zumindest eine erste Begrenzungs-Einheit umfasst. Mittels der Transceiver-Schutzeinheit wird die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit auf einen vorgebbaren Transceiver-Spannungswert begrenzt. Die Transceiver-Schutzeinheit bewirkt also einen Schutz der Transceiver-Einheit vor Überspannungen. Übersteigt die Versorgungs-Spannung zumindest zeitweise einen vorgebbaren Grenzwert, beispielsweise durch das Auftreten eines Surges oder Bursts, wird die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit auf den vorgebbaren Transceiver-Spannungswert begrenzt.
  • In einer Ausgestaltung handelt es sich bei dem Transistor um einen bipolaren Transistor mit zumindest einem, insbesondere ohmschen, Widerstand, oder einen Feldeffekttransistor. Bei dem Steueranschluss des Transistors handelt es sich entsprechend bevorzugt um eine Basis oder ein Gate des Transistors.
  • Bezüglich der ersten Begrenzungseinheit ist es von Vorteil, wenn die erste Begrenzungs-Einheit zumindest ein spannungsbegrenzendes Element, beispielsweise eine Diode, insbesondere eine Zener-Diode oder eine Avalanche-Diode oder einen Varistor umfasst.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung beinhaltet, dass die Vorrichtung eine zweite Begrenzungs-Einheit zur Begrenzung der Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit umfasst, welche zweite Begrenzungs-Einheit zwischen eine erste und eine zweite Versorgungsleitung der Transceiver-Einheit geschaltet ist. Bevorzugt ist die zweite Begrenzungs-Einheit zudem vor der Transistor-Einheit und der ersten Begrenzungseinheit angeordnet. Die zweite Begrenzungseinheit sorgt damit für eine Vorbegrenzung der Eingangsspannung der Transceiver-Einheit. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die zweite Begrenzungs-Einheit zumindest ein spannungsbegrenzendes Element, insbesondere einen Varistor, einen Gasentlader, oder eine Diode, insbesondere eine Suppressor-Diode, insbesondere eine Transzorb-Diode, umfasst.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Vorrichtung eine dritte Begrenzungs-Einheit zur Begrenzung einer an einem Anschlusselement der Transceiver-Einheit anliegenden Spannung umfasst. Bei diesem Anschlusselement handelt es sich um ein zusätzliches Anschlusselement, beispielsweise einen In/Out-Anschluss. Auf diese Weise kann zudem zumindest ein weiteres Anschlusselement der Transceiver-Einheit vor, insbesondere transienten, Überspannungen geschützt werden.
  • Für diese Ausgestaltung ist es von Vorteil, wenn die dritte Begrenzungs-Einheit zumindest ein spannungsbegrenzendes Element, insbesondere eine Diode, beispielsweise eine Suppressor-Diode, insbesondere eine Transzorb-Diode, oder einen Varistor umfasst.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Vorrichtung eine Gleichrichtungs-Einheit zur Gleichrichtung der Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit. Bei der Gleichrichtungs-Einheit kann es sich beispielsweise um eine Gleichrichtungs-Schaltung, insbesondere eine Brückenschaltung, handeln. Die Gleichrichtungseinheit ist ferner bevorzugt den Begrenzungs-Einheiten und der Transistor-Einheit vorgeschaltet.
  • Alternativ beinhaltet eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung, dass die Vorrichtung eine Reverseschutz-Einheit umfasst, welche dazu ausgestaltet ist, zumindest einen Signalanteil der Versorgungsspannung mit einer der Polarität der Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit entgegengesetzten Polarität auszublenden. Das Versorgungssignal, bzw. die Versorgungsspannung kann von Zeit zu Zeit Signalanteile mit entgegengesetzter Polarität, insbesondere sogenannte Bursts oder Surges, also Spannungspulse, aufweisen. Diese werden durch die Reverseschutz-Einheit aus dem Versorgungssignal ausgeblendet und gelangen somit nicht zur Transceiver-Einheit.
  • Bezüglich der Reverseschutz-Einheit ist es von Vorteil, wenn die Reverseschutz-Einheit zumindest zwei Dioden umfasst. Bevorzugt ist dann eine erste Diode in Reihe mit der ersten Begrenzungs-Einheit geschaltet, und eine zweite Diode zwischen der Transistor-Einheit und der Transceiver-Einheit angeordnet.
  • Mit der Gleichrichtungs-Einheit oder der Reverseschutz-Einheit kann vorteilhaft erreicht werden, dass sowohl Transienten mit positiver als auch mit negativer Polarität durch dieselbe Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung berücksichtigt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung sind ein Eingang und ein Ausgang der Transceiver-Einheit über ein einziges Anschlusselement realisiert, wobei die Elektronikeinheit zumindest ein Schaltelement aufweist. Alternativ kann aber auch der Eingang der Transceiver-Einheit über ein erstes Anschlusselement und der Ausgang der Transceiver-Einheit über ein zweites Anschlusselement realisiert sein.
  • Es ist von Vorteil, wenn die Elektronikeinheit dazu ausgestaltet ist, die Sensoreinheit mit einem Anregesignal zu beaufschlagen, und von der Sensoreinheit ein die Prozessgröße repräsentierendes Empfangssignal zu empfangen. Das Empfangssignal wird dann beispielsweise durch die Elektronikeinheit ausgewertet.
  • So kann die Elektronikeinheit beispielsweise anhand des Empfangssignals die Prozessgröße bestimmen und/oder überwachen, und ein entsprechendes Messsignal erzeugen und mittels der Transceiver-Einheit an eine übergeordnete Einheit weiterleiten. Alternativ kann aber auch das Empfangssignal direkt zur weiteren Auswertung mittels der Transceiver-Einheit an eine übergeordnete Einheit weitergeleitet werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist die Transceiver-Einheit zumindest teilweise in Form eines integrierten Schaltkreises ausgestaltet.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit eines Feldgeräts mit einer Transceiver-Einheit gemäß dem Stand der Technik,
    • 2 eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit eines Feldgeräts mit einer Transceiver-Einheit mit einer zusätzlichen Spannungsbegrenzung gemäß dem Stand der Technik,
    • 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit mit einer Transceiver-Schutzeinheit in einer ersten Ausgestaltung,
    • 4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit mit einer Transceiver-Schutzeinheit in einer zweiten Ausgestaltung, und
    • 5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit mit einer Transceiver-Schutzeinheit in einer dritten Ausgestaltung.
  • In 1 ist eine schematische Darstellung einer Elektronikeinheit 1 eines Feldgeräts gezeigt. Nicht dargestellt ist in dieser Ansicht die Sensoreinheit. Bei dem gezeigten Feldgerät handelt es sich in diesem speziellen Beispiel ohne Beschränkung der Allgemeinheit um ein sogenanntes Dreileiter-Feldgerät mit drei Anschlussleitungen bzw. Anschlusselementen (5a,5b, 5c). Die Elektronikeinheit 1 des Feldgeräts 1 verfügt über eine Transceiver-Einheit 2, eine Recheneinheit 3 und ein Messteil 4. Bei dem Messteil handelt es sich bevorzugt um elektronische Komponenten, welche der Erfassung der jeweiligen vom Sensorelement empfangenen Messgröße und deren Umwandlung in ein elektrisches Signal dienen. Die Transceiver-Einheit 2 wiederum dient unter anderem der Kommunikation mit einer übergeordneten Einheit [nicht dargestellt]. Hierzu weist die Transceiver-Einheit 2 eine Regel-Einheit 2a auf. Da übliche Transceiver-Einheiten 2 nur für vergleichsweise geringe Transienten ausgelegt sind, ist der Anwendungsbereich einer Elektronikeinheit 1 wie in 1 gezeigt, eingeschränkt.
  • Insbesondere zum Schutz der Transceiver-Einheit ist es aus dem Stand der Technik bekannt geworden, ein oder mehrere spannungsbegrenzende Elemente zu implementieren, welche den Einsatzbereich für eine entsprechende Elektronikeinheit 1 mit Transceiver-Einheit 2 erweitern. Häufig werden hierfür Dioden 6a,6b,6c eingesetzt, wie beispielhaft in 2 gezeigt. Wie bereits erwähnt, haben diese aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen zum Schutz der Transceiver-Einheit verschiedene Nachteile, welche durch die erfindungsgemäße Lösung überwunden werden.
  • Eine erste Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Elektronikeinheit 1 ist in 3 gezeigt. Erfindungsgemäß verfügt die Elektronikeinheit über eine Transceiver-Schutzeinheit 7 umfassend eine Transistor-Einheit 8 und eine erste Begrenzungs-Einheit 9. Im hier gezeigten Beispiel umfasst die Transistor-Einheit 8 einen bipolaren Transistor 8a mit einem ohmschen Widerstand 8b. Die Transistor-Einheit 8 ist in Reihe zur Transceiver-Einheit 2 geschaltet. Die erste Begrenzungs-Einheit 9 weist als spannungsbegrenzendes Element eine Diode 9a auf und ist an die Basis des Transistors 8a angeschlossen.
  • Im Falle, dass die Versorgungsspannung einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, welcher im Wesentlichen einer Sperrspannung der Diode 9a entspricht, wird die Diode 9a leitend. In diesem Falle steuert die Diode eine Eingangs-Spannung für den Steueranschluss des Transistors 8a auf einen vorgebbaren Steuer-Wert. Damit wird der Transistor hochohmiger und es fällt ein höherer Spannungsanteil der Versorgungs-Spannung über den Transistor 8a ab. Betrachtet man zur Vereinfachung in der Schaltung lediglich die Transceiver-Einheit 2, die Transistor-Einheit 8 und die erste Begrenzungs-Einheit 9, so setzt sich die Eingangs-Spannung UTE der Transceiver-Einheit 2 aus der Differenz der an der ersten Begrenzungseinheit 9 abfallenden Spannung U9 und der an der Transistor-Einheit 8 abfallenden Spannung U8 zusammen: U T E = U 9 − U 8
    Figure DE102017125129A1_0001
  • Die Sperrspannung der Diode 9a ist bevorzugt so gewählt, dass sie größer als die Versorgungsspannung und kleiner als eine maximal zulässige Spannung der Transceiver-Einheit 2 ist. Übersteigt die Versorgungsspannung einen vorgebaren Grenzwert, welcher in diesem speziellen Beispiel durch die Sperrspannung der Diode 9a gegeben ist, so wird die Diode 9a leitend und steuert damit die Eingangs-Spannung für das Gate des Transistors 8 auf den vorgebbaren Steuer-Wert. Hierdurch verringert sich der durch den Transistor 8 fließende Strom und es fällt ein höherer Spannungsanteil über den Transistor 8 ab. Dieser Spannungsanteil ist stets gerade so groß, dass die Eingangs-Spannung UTE der Transceiver-Einheit 2 den vorgebbaren Transceiver-Spannungswert, welcher ebenfalls üblicher kleiner dem maximal zulässigen Wert für die Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit 2 gewählt ist, nicht übersteigt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel vorhanden, jedoch nicht zwingend notwendig, sind weiterhin eine zweite 11 und eine dritte Begrenzungseinheit 12. Die zweite Begrenzungseinheit 11 weist einen Varistor 11a auf. Die zweite Begrenzungs-Einheit 11 ist vor der ersten Begrenzungs-Einheit 9 angeordnet und zwischen eine erste 5a und eine zweite Versorgungsleitung 5b der Transceiver-Einheit 2, bzw. der Elektronikeinheit 1 geschaltet. Die zweite Begrenzungs-Einheit 11 sorgt also für eine Vorbegrenzung der Versorgungsspannung.
  • Die dritte Begrenzungs-Einheit 12 dient der Begrenzung einer an einem In/Out-Anschlusselement der Transceiver-Einheit 2 anliegenden Spannung gegen transiente Überspannungen. Als spannungsbegrenzende Elemente dienen auch hier beispielhaft Dioden 12.
  • In einer zweiten und dritten Ausgestaltung, wie in den Figuren 4 und 5 gezeigt, umfasst die Vorrichtung ferner eine Reverseschutz-Einheit 10, welche dazu ausgestaltet ist, zumindest einen Signalanteil der Versorgungsspannung mit einer der Polarität der Eingangs-Spannung der Transceiver-Einheit 2 entgegengesetzten Polarität auszublenden. Die Reverseschutz-Einheit 10 umfasst eine erste 10a und eine zweite Diode 10b. Die erste Diode 10a ist in Reihe mit der ersten Begrenzungs-Einheit 9 geschaltet, während die zweite Diode 10b zwischen der Transistor-Einheit 8 und der Transceiver-Einheit 2 angeordnet ist. Somit schützt die Reverseschutz-Einheit im Ausführungsbeispiel gemäß 4 die Transistor-Einheit 8, und die Transceiver-Einheit 2 vor negativen Transienten, da die Dioden 10a und 10b beim Auftreten solcher Transienten in Sperrrichtung wirken.
  • Während die Transistor-Einheit 8 in der Ausführung gemäß 4 im Minus-Zweig der Schaltungs-Anordnung implementiert ist, ist in 5 eine Ausgestaltung gezeigt, bei welcher die Transistor-Einheit 8 sich im Plus-Zweig befindet. Die Funktionsweise der einzelnen Komponenten ist analog zu den jeweiligen Funktionen in 3 und 4. Hierauf wird deswegen im Kontext von 5 nicht erneut im Detail eingegangen. Es sei lediglich darauf verwiesen, dass die ebenfalls zwei Dioden 10a und 10b umfassende Reverseschutz-Einheit 10 im Falle der 5 vor positiven Transienten schützt.
  • Umfasst die Transceiver-Schutzeinheit also eine Reverseschutz-Schaltung 10, so können jeweils Transienten unterschiedlicher Polarität mit der gleichen Schaltungsanordnung berücksichtigt werden.
  • Die zweite 11 und dritte Begrenzungs-Einheit 12 sowie die Reverseschutz-Einheit 10 sind wie die Transistor-Einheit 8 und die erste Begrenzungs-Einheit 9 bevorzugt Teil der Transceiver-Schutzeinheit 7.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Elektronik-Einheit
    2
    Transceiver-Einheit
    2a
    Regeleinheit
    3
    Recheneinheit
    4
    Messteil
    5
    Anschlusselemente
    6
    Dioden
    7
    Transceiver-Schutzeinheit
    8
    Transistor-Einheit
    8a
    Transistor
    8b
    Widerstand
    9
    Erste Begrenzungs-Einheit
    9a
    Diode
    10
    Reverseschutz-Einheit
    10a,10b
    Dioden
    11
    Zweite Begrenzungs-Einheit
    11a
    Varistor
    12
    Dritte Begrenzungs-Einheit
    12a,12b
    Dioden
    UTE
    Eingangsspannung der Transceiver-Einheit
    U8
    am Transistor abfallender Spannungsanteil
    U9
    an der ersten Begrenzungs-Einheit abfallender Spannungsanteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • DIN EN 61326-1 [0005]

Claims (15)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung zumindest einer Prozessgröße eines Mediums in einem Behältnis mit zumindest einer Sensoreinheit und einer Elektronikeinheit (1), welche Elektronikeinheit (1) eine Transceiver-Einheit (2) und eine Transceiver-Schutzeinheit (7) zur Begrenzung einer Eingangs-Spannung (UTE) der Transceiver-Einheit (2) auf einen vorgebbaren Transceiver-Spannungswert umfasst, wobei die Transceiver-Schutzeinheit (7) eine erste Begrenzungs-Einheit (9) und eine Transistor-Einheit (8) mit zumindest einem Transistor (8a) umfasst, wobei die Transistor-Einheit (8) in Reihe zu der Transceiver-Einheit (2) geschaltet ist, wobei die erste Begrenzungs-Einheit (9) parallel zur Transceiver-Einheit (2) geschaltet und an einen Steueranschluss des Transistors (8a) angeschlossen ist, und wobei die erste Begrenzungs-Einheit (9) dazu ausgestaltet ist, im Falle, dass eine Versorgungs-Spannung für die Elektronikeinheit (1) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet, eine Eingangs-Spannung für den Steueranschluss des Transistors (8a) auf einen vorgebbaren Steuer-Wert zu steuern, derart, dass die Eingangs-Spannung (UTE) der Transceiver-Einheit (2) auf den ersten vorgebbaren Transceiver-Spannungswert begrenzt wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Transistor (8a) um einen bipolaren Transistor (8a) mit zumindest einem, insbesondere ohmschen, Widerstand (8b), oder einen Feldeffekttransistor handelt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Begrenzungs-Einheit (9) zumindest ein spannungsbegrenzendes Element (9a), beispielsweise eine Diode, insbesondere eine Zener-Diode oder eine Avalanche-Diode, oder einen Varistor umfasst.
  4. Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine zweite Begrenzungs-Einheit (11) zur Begrenzung der Eingangs-Spannung (UTE) der Transceiver-Einheit (2), welche zweite Begrenzungs-Einheit (11) zwischen eine erste (5a) und eine zweite Versorgungsleitung (5c) der Transceiver-Einheit (2) geschaltet ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die zweite Begrenzungs-Einheit (11) zumindest ein spannungsbegrenzendes Element (11a), beispielsweise einen Varistor, einen Gasentlader, oder eine Diode, insbesondere eine Supressor-Diode oder eine Transzorb-Diode umfasst.
  6. Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine dritte Begrenzungs-Einheit (12) zur Begrenzung einer an einem Anschlusselement der Transceiver-Einheit (2) anliegenden Spannung umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die dritte Begrenzungs-Einheit (12) zumindest ein spannungsbegrenzendes Element (12a), beispielsweise eine Diode, insbesondere eine Supressor-Diode oder eine Transzorb-Diode, oder einen Varistor umfasst.
  8. Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, umfassend eine Gleichrichtungs-Einheit zur Gleichrichtung der Eingangs-Spannung (UTE) der Transceiver-Einheit (2).
  9. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-7, umfassend eine Reverseschutz-Einheit (10), welche dazu ausgestaltet ist, zumindest einen Signalanteil der Versorgungsspannung mit einer der Polarität der Eingangs-Spannung (UTE) der Transceiver-Einheit (2) entgegengesetzten Polarität auszublenden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Reverseschutz-Einheit (10) zumindest zwei Dioden (10a,10b) umfasst.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei eine erste Diode (10a) in Reihe mit der ersten Begrenzungs-Einheit (9) geschaltet ist, und wobei eine zweite Diode (10b) zwischen der Transistor-Einheit (8) und der Transceiver-Einheit (2) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Eingang und ein Ausgang der Transceiver-Einheit (2) über ein einziges Anschlusselement realisiert sind, und wobei die Elektronikeinheit (1) zumindest ein Schaltelement aufweist.
  13. Vorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 1-11, wobei der Eingang der Transceiver-Einheit (2) über ein erstes Anschlusselement und der Ausgang der Transceiver-Einheit (2) über ein zweites Anschlusselement realisiert ist.
  14. Vorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Elektronikeinheit (1) dazu ausgestaltet ist, die Sensoreinheit mit einem Anregesignal zu beaufschlagen, und von der Sensoreinheit ein die Prozessgröße repräsentierendes Empfangssignal zu empfangen.
  15. Vorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Transceiver-Einheit (2) zumindest teilweise in Form eines integrierten Schaltkreises ausgestaltet ist.
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