DE102018201545A1 - Field device supply voltage filter and field device coupling device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) zur Bereitstellung einer tiefpassgefilterten DC-Versorgungsspannung (1) basierend auf einer Schnittstellenspannung (2) mit einer überlagerten Wechselspannungskomponente, insbesondere einem Kommunikationssignal (3), umfassend: einen Eingangs-Anschlusspunkt (4) zum Anlegen der Schnittstellenspannung (2), einen Ausgangs-Anschlusspunkt (5) zum Abgreifen der DC-Versorgungsspannung (1), eine wenigstens einen Transistor (6) umfassende Transistoranordnung mit einem an dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) angeschlossenen ersten Stromführungsanschluss (7), einem zweiten Stromführungsanschluss (8) und einem Steuerungsanschluss (9), einen an dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) angeschlossenen ersten RC-Pfad mit wenigstens einem ersten Widerstand (11) und einem ersten Kondensator (21), wobei der RC-Pfad eine Tiefpass-Spannung bereitstellt, die dem Steuerungsanschluss (9) zugeführt wird, und einen zweiten RC-Pfad, der wenigstens einem zweiten Widerstand (12) und einen zweiten Kondensator (22) aufweist und von dem Ausgangs-Anschlusspunkt (5) zu dem Steuerungsanschluss (9) verläuft.The invention relates to a field device supply voltage filter (10, 20) for providing a low-pass filtered DC supply voltage (1) based on an interface voltage (2) having a superimposed AC component, in particular a communication signal (3), comprising: an input terminal (4) for applying the interface voltage (2), an output connection point (5) for tapping the DC supply voltage (1), a transistor arrangement comprising at least one transistor (6) with a first current-carrying connection (7) connected to the input connection point (4) a second current-carrying terminal (8) and a control terminal (9), a first RC path connected to the input terminal (4) having at least a first resistor (11) and a first capacitor (21), the RC path having a Low-pass voltage supplied to the control terminal (9) and a second RC path, the at least ei a second resistor (12) and a second capacitor (22) and extends from the output terminal (5) to the control terminal (9).

Description

Die Erfindung betrifft ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter zur Bereitstellung einer tiefpassgefilterten DC-Versorgungsspannung basierend auf einer Schnittstellenspannung mit einer überlagerten Wechselspannungskomponente. Bei der Wechselspannungskomponente handelt es sich insbesondere um ein Kommunikationssignal. Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter umfasst einen Eingangs-Anschlusspunkt zum Anlegen der Schnittstellenspannung und einen Ausgangs-Anschlusspunkt zum Abgreifen der DC-Versorgungsspannung, sowie eine wenigstens einen Transistor umfassende Transistoranordnung mit einem an dem Eingangs-Anschlusspunkt angeschlossenen ersten Stromführungsanschluss, einem zweiten Stromführungsanschluss und einem Steuerungsanschluss. Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter umfasst ferner einen ersten RC-Pfad mit wenigstens einem ersten Widerstand und einem ersten Kondensator. Der erste RC-Pfad ist an dem Eingangs-Anschlusspunkt angeschlossen und stellt eine Tiefpassspannung bereit, die dem Steuerungsanschluss zugeführt wird.The invention relates to a field device supply voltage filter for providing a low-pass filtered DC supply voltage based on an interface voltage with a superposed AC component. The AC voltage component is, in particular, a communication signal. The field device supply voltage filter comprises an input connection point for applying the interface voltage and an output connection point for tapping the DC supply voltage, and a transistor arrangement comprising at least one transistor having a first current-carrying connection connected to the input connection point, a second current-carrying connection and a control connection. The field device supply voltage filter further comprises a first RC path having at least a first resistor and a first capacitor. The first RC path is connected to the input terminal and provides a low pass voltage which is supplied to the control terminal.

Ein solches Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter wird zweckmäßigerweise dazu eingesetzt, eine von einer Schnittstelle bereitgestellte Schnittstellenspannung zu filtern, so dass sie als Versorgungsspannung für ein Feldgerät verwendet werden kann. Die (ungefilterte) Schnittstellenspannung selbst eignet sich in der Regel nicht als Versorgungsspannung, da sie oft Wechselspannungskomponenten aufweist, die - wenn sie einem DC-Verbraucher zugeführt werden - dort Störungen verursachen können. Als Wechselspannungskomponente kann beispielsweise ein Kommunikationssignal, insbesondere ein HART-Signal, vorhanden sein.Such a field device supply voltage filter is expediently used to filter an interface voltage provided by an interface, so that it can be used as a supply voltage for a field device. The (unfiltered) interface voltage itself is usually not suitable as a supply voltage, as it often has AC components that - when fed to a DC load - can cause interference there. As an AC component, for example, a communication signal, in particular a HART signal, may be present.

Die Wechselspannungskomponente wird durch das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter gedämpft, so dass die bereitgestellte DC-Versorgungsspannung gegenüber der angelegten Schnittstellenspannung einen wesentlich verringerten Wechselspannungsanteil aufweist. Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter fungiert insbesondere als Tiefpassfilter.The AC component is attenuated by the field device supply voltage filter so that the DC supply voltage provided has a substantially reduced AC voltage component with respect to the applied interface voltage. The field device supply voltage filter acts in particular as a low-pass filter.

Ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter wird in der WO/2017/025140 erwähnt und dient dort dazu, aus einer Schnittstellenspannung mit einem überlagerten HART-Signal eine DC-Versorgungsspannung für ein Feldgerät bereitzustellen.A field device supply voltage filter is in the WO / 2017/025140 mentions there and serves there to provide a DC supply voltage for a field device from an interface voltage with a superimposed HART signal.

Die US 3,317,819 beschreibt elektronische Filter zur Unterdrückung von Welligkeitskomponenten in einer Versorgungsspannung. Die elektronischen Filter umfassen jeweils einen Bipolartransistor sowie einen RC-Pfad, der vom Kollektoranschluss ausgeht und eine dem Basisanschluss zugeführte Tiefpassspannung bereitstellt.The US 3,317,819 describes electronic filters for the suppression of ripple components in a supply voltage. The electronic filters each comprise a bipolar transistor and an RC path which starts from the collector terminal and provides a low-pass voltage supplied to the base terminal.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter der eingangs genannten Art bereitzustellen, das eine bessere Unterdrückung der Wechselspannungskomponente in der DC-Versorgungsspannung erzielt. Vorzugsweise soll die Wechselspannungskomponente dabei in dem Schnittstellenstrom möglichst wenig unterdrückt werden. Ferner soll das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter vorzugsweise möglichst explosionssicher sein und zweckmäßigerweise eine möglichst kleine Zeitkonstante aufweisen.An object of the invention is to provide a field device supply voltage filter of the type mentioned, which achieves a better suppression of the AC component in the DC supply voltage. Preferably, the AC component should be suppressed as little as possible in the interface stream. Furthermore, the field device supply voltage filter should preferably be as explosion-proof as possible and expediently have the smallest possible time constant.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß umfasst das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter über einen zweiten RC-Pfad, der wenigstens einen zweiten Widerstand und einen zweiten Kondensator aufweist und von dem Ausgangs-Anschlusspunkt zu dem Steuerungsanschluss verläuft.The object is achieved by a field device supply voltage filter according to claim 1. According to the invention, the field device supply voltage filter comprises a second RC path having at least a second resistor and a second capacitor and extending from the output connection point to the control connection.

Durch den zweiten RC-Pfad kann erreicht werden, dass sich das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter insgesamt wie ein Tiefpassfilter 2. Ordnung (oder höherer Ordnung) verhält, so dass eine größere Dämpfung der Wechselspannungskomponente in der DC-Versorgungsspannung erzielt wird.Through the second RC path can be achieved that the field device supply voltage filter as a whole as a low-pass filter 2 , Order (or higher order) behaves, so that a greater attenuation of the AC component in the DC supply voltage is achieved.

Da sich das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter wie eine Tiefpassfilter 2. Ordnung verhält, wird es möglich, bei gleicher Dämpfung einen kleineren Kondensator im ersten RC-Pfad einzusetzen. Durch die Verwendung eines kleineren Kondensators kann der Explosionsschutz verbessert werden und die Zeitkonstante der Schaltung verringert werden. Insbesondere wird es möglich, die Einschwingzeiten der Schaltung zu verkürzen.Because the field device supply voltage filter is like a low-pass filter 2 , Order behaves, it is possible to use a smaller capacitor in the first RC path with the same attenuation. By using a smaller capacitor, the explosion protection can be improved and the time constant of the circuit can be reduced. In particular, it becomes possible to shorten the settling times of the circuit.

Durch die beschriebene Topologie kann am Eingang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters eine relativ hohe AC-Impedanz erzielt werden, so dass die Dämpfung der Wechselspannungskomponente am Eingang möglichst gering gehalten werden kann.Due to the topology described, a relatively high AC impedance can be achieved at the input of the field device supply voltage filter, so that the attenuation of the AC component at the input can be kept as low as possible.

Mit dem Begriff „DC-Versorgungsspannung“ soll insbesondere eine Versorgungsspannung für einen DC-Verbraucher, also einen Verbraucher, der als Versorgungsspannung eine Gleichspannung erfordert, gemeint sein. Bei der DC-Versorgungsspannung handelt es sich um eine Gleichspannung mit (gegenüber der Schnittstellenspannung) gedämpfter oder überhaupt keiner Wechselspannungskomponente.The term "DC supply voltage" is intended in particular to mean a supply voltage for a DC consumer, that is to say a consumer which requires a DC voltage as the supply voltage. The DC supply voltage is a DC voltage with (compared to the interface voltage) damped or no AC component at all.

Vorstehend und nachstehend genannte Spannungen sind (soweit nicht anders angegeben) stets in Bezug auf den gleichen Referenzanschlusspunkt, insbesondere in Bezug auf Masse und/oder einen Anschlusspunkt der Schnittstelle, zu verstehen. Dementsprechend ist z.B. mit einer „an einem Steuerungsanschluss angelegten Spannung“ eine Spannung zwischen diesem Steuerungsanschluss und dem Referenzanschlusspunkt gemeint.Tensions above and below are (unless stated otherwise) always with reference to the same reference connection point, in particular with respect to ground and / or a connection point of the interface. Accordingly, for example, a voltage applied to a control terminal means a voltage between this control terminal and the reference terminal.

Mit dem Begriff „RC-Pfad“ ist insbesondere eine Folge von miteinander verbundenen Zweigen gemeint, bei der nacheinander wenigstens ein Widerstand und wenigstens ein Kondensator (in beliebiger Reihenfolge) durchlaufen werden. Es ist möglich, dass zwei oder mehr Pfade über ein und dasselbe Bauelement verlaufen.By the term "RC path" is meant, in particular, a sequence of interconnected branches in which at least one resistor and at least one capacitor (in any order) are passed in succession. It is possible that two or more paths pass over the same device.

Mit den Begriffen „Widerstand“ und Kondensator“ sind zweckmäßigerweise dedizierte Bauelemente gemeint - und insbesondere keine parasitären Widerstände und/oder parasitäre Kapazitäten anderer Bauelemente.By the terms "resistor" and capacitor "expediently dedicated components are meant - and in particular no parasitic resistors and / or parasitic capacitances of other components.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Nachstehend werden exemplarische Details und Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Dabei zeigt:

  • 1 einen Schaltplan eines Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters gemäß einer ersten Ausführungsform,
  • 2 einen Schaltplan eines Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters gemäß einer zweiten Ausführungsform,
  • 3 ein Blockdiagramm einer Anordnung aus einer übergeordneten Steuereinrichtung und einem Feldgerät mit einer Feldgerät-Koppeleinrichtung und
  • 4 ein Blockdiagramm einer Feldgerät-Koppeleinrichtung.
Hereinafter, exemplary details and embodiments will be explained with reference to the figures. Showing:
  • 1 1 is a circuit diagram of a field device supply voltage filter according to a first embodiment,
  • 2 a circuit diagram of a field device supply voltage filter according to a second embodiment,
  • 3 a block diagram of an arrangement of a higher-level control device and a field device with a field device coupling device and
  • 4 a block diagram of a field device coupling device.

Die 1 zeigt ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 gemäß einer ersten Ausführungsform.The 1 shows a field device supply voltage filter 10 according to a first embodiment.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 dient dazu, eine tiefpassgefilterte DC-Versorgungsspannung 1 aus einer Schnittstellenspannung 2 bereitzustellen. In der Schnittstellenspannung 2 ist zusätzlich zu einer DC-Komponente eine Wechselspannungskomponente enthalten. Bei der Wechselspannungskomponente handelt es sich beispielsweise um ein Kommunikationssignal 3, insbesondere um ein HART-Signal. Zweckmäßigerweise ist die Wechselspannungskomponente höherfrequent als 50 Hz oder 60 Hz, insbesondere höherfrequent als 1 kHz. Beispielsweise beträgt die Frequenz der Wechselspannungskomponente 2 kHz. Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 ist insbesondere für eine Grenzfrequenz von 20 Hz ausgelegt.The field device supply voltage filter 10 serves a low-pass filtered DC supply voltage 1 from an interface voltage 2 provide. In the interface voltage 2 In addition to a DC component, an AC component is included. The AC component is, for example, a communication signal 3 , in particular a HART signal. Conveniently, the AC component is higher frequency than 50 Hz or 60 Hz, in particular higher frequency than 1 kHz. For example, the frequency of the AC component is 2 kHz. The field device supply voltage filter 10 is especially designed for a cutoff frequency of 20 Hz.

Zweckmäßigerweise ist das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 derart ausgebildet, dass die Wechselspannungskomponente am Eingang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10 weniger stark gedämpft wird als die Wechselspannungskomponente am Ausgang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10.Conveniently, the field device supply voltage filter 10 designed such that the AC component at the input of the field device supply voltage filter 10 is attenuated less than the AC component at the output of the field device supply voltage filter 10 ,

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 umfasst einen Eingangs-Anschlusspunkt 4 zum Anlegen der Schnittstellenspannung 2 und einen Ausgangs-Anschlusspunkt 5 zum Abgreifen der DC-Versorgungsspannung 1.The field device supply voltage filter 10 includes an input terminal 4 for applying the interface voltage 2 and an output terminal 5 for picking up the DC supply voltage 1 ,

Im Betrieb liegt die Schnittstellenspannung 2 insbesondere zwischen dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 und einem Referenzanschlusspunkt 14, beispielsweise Masse, an. Vorzugsweise wird im Betrieb die DC-Versorgungsspannung 1 zwischen dem Ausgangs-Anschlusspunkt 5 und dem Referenzanschlusspunkt 14 bereitgestellt.During operation, the interface voltage is present 2 especially between the input connection point 4 and a reference terminal point 14 , for example, mass. Preferably, during operation, the DC supply voltage 1 between the output connection point 5 and the reference terminal point 14 provided.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 verfügt über eine Transistoranordnung, die wenigstens einen Transistor 6 umfasst. Die Transistoranordnung 6 verfügt über einen ersten Stromführungsanschluss 7, einen zweiten Stromführungsanschluss 8 und einen Steuerungsanschluss 9. Der erste Stromführungsanschluss 7 ist an dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 angeschlossen.The field device supply voltage filter 10 has a transistor arrangement, the at least one transistor 6 includes. The transistor arrangement 6 has a first power supply connection 7 , a second power line connection 8th and a control port 9 , The first power line connection 7 is at the input connection point 4 connected.

Bei dem Steuerungsanschluss 9 handelt es sich zweckmäßigerweise um einen Anschluss, mit dem sich die Impedanz zwischen den beiden Stromführungsanschlüssen 7, 8 beeinflussen lässt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Steuerungsanschluss 9 um einen Basisanschluss oder um einen Gate-Anschluss.At the control port 9 it is expediently a connection with which the impedance between the two power supply connections 7 . 8th can be influenced. For example, the control port is 9 around a base terminal or around a gate terminal.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 verfügt über einen ersten RC-Pfad mit wenigstens einem ersten Widerstand 11 und einem ersten Kondensator 21. Der erste RC-Pfad ist an dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 angeschlossen. Der erste RC-Pfad stellt eine Tiefpass-Spannung bereit, die dem Steuerungsanschluss 9 zugeführt wird. Mit dem Begriff „Tiefpass-Spannung“ soll hier insbesondere eine tiefpassgefilterte Spannung gemeint sein.The field device supply voltage filter 10 has a first RC path with at least one first resistor 11 and a first capacitor 21 , The first RC path is at the input connection point 4 connected. The first RC path provides a low-pass voltage to the control port 9 is supplied. By the term "low-pass voltage" is meant in particular a low-pass filtered voltage.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 verfügt ferner über einen zweiten RC-Pfad, der wenigstens einen zweiten Kondensator 22 und einen zweiten Widerstand 12 aufweist. Der zweite RC-Pfad verläuft von dem Ausgangs-Anschlusspunkt 5 zu dem Steuerungsanschluss 9.The field device supply voltage filter 10 also has a second RC path, the at least one second capacitor 22 and a second resistor 12 having. The second RC path is from the output connection point 5 to the control port 9 ,

Aufgrund des zweiten RC-Pfads, der eine Kopplung, insbesondere eine Mitkopplung, von dem Ausgangs-Anschlusspunkt 5 zu dem Steuerungsanschluss 9 bereitstellt, ist das beschriebene Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 ein Tiefpass 2. Ordnung (oder höherer Ordnung) und kann folglich an seinem Ausgang eine relativ hohe Dämpfung der Wechselspannungskomponente erzielen. Due to the second RC path, a coupling, in particular a positive feedback, from the output connection point 5 to the control port 9 is the described field device supply voltage filter 10 a low pass 2 , Order (or higher order) and thus can achieve at its output a relatively high attenuation of the AC component.

In der exemplarischen Ausführungsform der 1 verläuft der zweite RC-Pfad beispielsweise von einem (mit dem Ausgangs-Anschlusspunkt 5 verbundenen) ersten Schaltungsknoten 31 über den zweiten Kondensator 22, einen zweiten Schaltungsknoten 32 und den zweiten Widerstand 12 zu einem (mit dem Steuerungsanschluss 9 verbundenen) dritten Schaltungsknoten 33.In the exemplary embodiment of the 1 For example, the second RC path is from one (to the output terminal 5 connected) first circuit node 31 over the second capacitor 22 , a second circuit node 32 and the second resistor 12 to one (with the control port 9 connected) third circuit node 33 ,

Dementsprechend treffen am ersten Schaltungsknoten 31 der zweite RC-Pfad, der zweite Stromführungsanschluss 8 und der Ausgangs-Anschlussknoten 5 zusammen. Zwischen dem ersten Schaltungsknoten 31 und dem zweiten Schaltungsknoten 32 ist der zweite Kondensator 22 geschaltet, zwischen dem zweiten Schaltungsknoten 32 und dem dritten Schaltungsknoten 33 ist der zweite Widerstand 12 geschaltet und an dem dritten Schaltungsknoten 33 ist der Steuerungsanschluss 9 angeschlossen.Accordingly meet at the first circuit node 31 the second RC path, the second power line connection 8th and the output connection node 5 together. Between the first circuit node 31 and the second circuit node 32 is the second capacitor 22 switched, between the second circuit node 32 and the third circuit node 33 is the second resistance 12 switched and at the third circuit node 33 is the control connection 9 connected.

Der erste RC-Pfad verläuft exemplarisch von dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 zu dem Referenzanschlusspunkt 14. Der erste RC-Pfad verläuft dabei insbesondere auch über den zweiten Widerstand 12. Zweckmäßigerweise verläuft der zweite RC-Pfad von einem (mit dem Eingangs-Anschlussknoten 4 verbundenen) vierten Schaltungsknoten 34 über den ersten Widerstand 11, den zweiten Schaltungsknoten 32, den zweiten Widerstand 12, den dritten Schaltungsknoten 33 und den ersten Kondensator 21 zu dem Referenzanschlusspunkt 14. Die Tiefpass-Spannung für den Steuerungsanschluss 9 wird zwischen dem zweiten Widerstand 12 und dem ersten Kondensator 21 bereitgestellt.The first RC path is an example of the input connection point 4 to the reference connection point 14 , The first RC path is in this case also in particular via the second resistor 12 , Conveniently, the second RC path is from one (to the input port node 4 connected) fourth circuit node 34 over the first resistance 11 , the second circuit node 32 , the second resistance 12 , the third circuit node 33 and the first capacitor 21 to the reference connection point 14 , The low-pass voltage for the control connection 9 will be between the second resistor 12 and the first capacitor 21 provided.

Am vierten Schaltungsknoten 34 treffen folglich der Eingangs-Anschlusspunkt 4, der erste Stromführungsanschluss 7 und der erste RC-Pfad zusammen. Zwischen dem vierten Schaltungsknoten 34 und dem zweiten Schaltungsknoten 32 ist der erste Widerstand 11 geschaltet und zwischen dem dritten Schaltungsknoten 33 und dem Referenzanschlusspunkt 14 ist der erste Kondensator 21 geschaltet.At the fourth circuit node 34 thus meet the input connection point 4 , the first power line connection 7 and the first RC path together. Between the fourth circuit node 34 and the second circuit node 32 is the first resistance 11 switched and between the third circuit node 33 and the reference terminal point 14 is the first capacitor 21 connected.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 ist insbesondere eine passive Schaltung. Zweckmäßigerweise steht dem Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 außer der Schnittstellenspannung 2 keine weitere Spannung zur Verfügung. Insbesondere verzichtet das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 auf aktive Bauelemente, wie beispielsweise Operationsverstärker, die eine eigene Versorgungsspannung benötigen würden.The field device supply voltage filter 10 is in particular a passive circuit. Conveniently, the field device supply voltage filter 10 except the interface voltage 2 no more voltage available. In particular, the field device supply voltage filter is dispensed with 10 on active components, such as operational amplifiers, which would require its own supply voltage.

Das vorliegende Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 unterscheidet sich somit insbesondere von Lösungen, bei denen Signale, und nicht die Versorgungsspannung selbst, gefiltert werden. Bei solchen Lösungen werden in der Regel aktive Bauelemente, wie beispielsweise Operationsverstärker, verwendet, da eine geeignete (gefilterte) Versorgungsspannung für die aktiven Bauelemente schon vorliegt.The present field device supply voltage filter 10 Thus, it differs in particular from solutions in which signals, and not the supply voltage itself, are filtered. In such solutions, as a rule, active components, such as operational amplifiers, are used, since a suitable (filtered) supply voltage for the active components already exists.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 verfügt vorzugsweise über einen niederohmigen Ausgang, so dass insbesondere auch niederohmige Lasten, insbesondere niederohmige Verbraucher, mit der bereitgestellten DC-Versorgungsspannung betrieben werden können.The field device supply voltage filter 10 preferably has a low-impedance output, so that in particular also low-impedance loads, in particular low-impedance consumers, can be operated with the provided DC supply voltage.

Zweckmäßigerweise umfasst die Transistoranordnung nur einen einzigen Transistor 6. Vorzugsweise stellt der Transistor 6 die Transistoranordnung dar, d.h., dass die Transistoranordnung außer dem Transistor 6 keine weiteren Bauelemente umfasst.Conveniently, the transistor arrangement comprises only a single transistor 6 , Preferably, the transistor 6 the transistor arrangement, ie that the transistor arrangement except the transistor 6 does not include any other components.

Bei dem Transistor 6 kann es sich, wie in der 1 gezeigt, um einen Bipolartransistor handeln. In diesem Fall ist der erste Stromführungsanschluss 7 der Kollektoranschluss des Transistors 6, der zweite Stromführungsanschluss 8 ist der Emitteranschluss des Transistors 6 und der Steuerungsanschluss 9 ist der Basisanschluss des Transistors 6.At the transistor 6 It may be, as in the 1 shown to act as a bipolar transistor. In this case, the first power line connection 7 the collector terminal of the transistor 6 , the second power line connection 8th is the emitter terminal of the transistor 6 and the control port 9 is the base terminal of the transistor 6 ,

Alternativ dazu kann der Transistor 6 auch als Feldeffekttransistor realisiert sein. In diesem Fall stellt beispielsweise der erste Stromführungsanschluss den Drain-Anschluss des Transistors 6 dar, der zweite Stromführungsanschluss stellt den Source-Anschluss des Transistors 6 dar und der Steuerungsanschluss ist der Gate-Anschluss des Transistors 6.Alternatively, the transistor 6 be realized as a field effect transistor. In this case, for example, the first current-carrying terminal is the drain terminal of the transistor 6 The second current-carrying terminal represents the source terminal of the transistor 6 and the control terminal is the gate terminal of the transistor 6 ,

Die 2 zeigt ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 20 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 20 verfügt wie das vorstehend diskutierte Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 über eine Transistoranordnung mit einem Transistor 6 und über einen ersten und zweiten RC-Pfad. In Bezug auf diese Merkmale ist das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 20 in Entsprechung zu dem vorstehend erläuterten Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 ausgebildet.The 2 shows a field device supply voltage filter 20 according to a second embodiment. The field device supply voltage filter 20 has the same as the field device supply voltage filter discussed above 10 via a transistor arrangement with a transistor 6 and via a first and second RC path. In terms of these features, the field device supply voltage filter 20 in correspondence with the field device supply voltage filter explained above 10 educated.

Das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 20 umfasst zusätzlich einen dritten RC-Pfad, der einen dritten Widerstand 13 und einen dritten Kondensator 23 umfasst. Der dritte RC-Pfad verläuft von dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 zu einem Referenzanschlusspunkt 15. Der dritte RC-Pfad verläuft dabei exemplarisch über den vierten Schaltungsknoten 34, den dritten Widerstand 13, einen fünften Schaltungsknoten 35 und den dritten Kondensator 23.The field device supply voltage filter 20 additionally includes a third RC path that includes a third resistor 13 and a third capacitor 23 includes. The third RC path is from the Input node 4 to a reference connection point 15 , The third RC path is exemplary over the fourth circuit node 34 , the third resistance 13 , a fifth circuit node 35 and the third capacitor 23 ,

Dementsprechend ist zwischen dem vierten Schaltungsknoten 34 und dem fünften Schaltungsknoten 35 der dritte Widerstand 13 geschaltet. Zwischen dem fünften Schaltungsknoten 35 und dem zweiten Referenzanschlusspunkt 15 ist der dritte Kondensator 23 geschaltet. Zwischen dem fünften Schaltungsknoten 35 und dem zweiten Schaltungsknoten 32 ist der erste Widerstand 11 geschaltet, zwischen dem zweiten Schaltungsknoten 32 und dem dritten Schaltungsknoten 33 ist der zweite Widerstand 12 geschaltet und zwischen dem dritten Schaltungsknoten 33 und dem ersten Referenzanschlusspunkt 14 ist der erste Kondensator 21 geschaltet. Der zweite Kondensator 22 ist zwischen dem ersten Schaltungsknoten 31 und dem zweiten Schaltungsknoten 32 geschaltet.Accordingly, between the fourth circuit node 34 and the fifth circuit node 35 the third resistance 13 connected. Between the fifth circuit node 35 and the second reference connection point 15 is the third capacitor 23 connected. Between the fifth circuit node 35 and the second circuit node 32 is the first resistance 11 switched, between the second circuit node 32 and the third circuit node 33 is the second resistance 12 switched and between the third circuit node 33 and the first reference terminal point 14 is the first capacitor 21 connected. The second capacitor 22 is between the first circuit node 31 and the second circuit node 32 connected.

Durch den dritten RC-Pfad wird insgesamt eine Tiefpassfilterung 3. Ordnung erzielt, so dass die Wechselspannungskomponente, insbesondere das Kommunikationssignal 3, am Ausgang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 20 besonders gut gedämpft werden kann.The third RC path overall low-pass filtering 3 , Achieved order, so that the AC component, in particular the communication signal 3 , at the output of the field device supply voltage filter 20 can be particularly well damped.

Gegenüber der vorstehend diskutierten ersten Ausführungsform umfasst der erste RC-Pfad bei der zweiten Ausführungsform vorzugsweise zusätzlich den dritten Widerstand 13. Der erste RC-Pfad verläuft dementsprechend von dem vierten Schaltungsknoten 34 über den dritten Widerstand 13, den fünften Schaltungsknoten 35, den ersten Widerstand 11, den zweiten Schaltungsknoten 32, den zweiten Widerstand 12, den dritten Schaltungsknoten 33 und den ersten Kondensator 21 zu dem ersten Referenzanschlusspunkt 14.In contrast to the first embodiment discussed above, the first RC path in the second embodiment preferably additionally includes the third resistor 13 , The first RC path accordingly proceeds from the fourth circuit node 34 over the third resistance 13 , the fifth circuit node 35 , the first resistance 11 , the second circuit node 32 , the second resistance 12 , the third circuit node 33 and the first capacitor 21 to the first reference connection point 14 ,

Bei dem Referenzanschlusspunkt 15 handelt es sich exemplarisch um einen Masseanschluss und/oder einen Anschlusspunkt der Schnittstelle, von der die Schnittstellenspannung 2 bereitgestellt wird. Rein exemplarisch ist in der 2 der Referenzanschlusspunkt 15 zusätzlich zu dem Referenzanschlusspunkt 14 vorhanden; der Referenzanschlusspunkt 15 kann auch als zweiter Referenzanschlusspunkt 15 und der Referenzanschlusspunkt 14 als erster Referenzanschlusspunkt 14 bezeichnet werden. Zweckmäßigerweise liegen die Referenzanschlusspunkte 14, 15 auf dem gleichen Potential. Alternativ zu der gezeigten Ausgestaltung kann es sich bei den Referenzanschlusspunkten 14 und 15 um den gleichen Referenzanschlusspunkt handeln.At the reference connection point 15 By way of example, this is a ground connection and / or a connection point of the interface from which the interface voltage 2 provided. Is purely exemplary in the 2 the reference connection point 15 in addition to the reference connection point 14 available; the reference connection point 15 can also be used as a second reference connection point 15 and the reference connection point 14 as the first reference connection point 14 be designated. Conveniently, the reference terminal points 14 . 15 at the same potential. As an alternative to the embodiment shown, it may be at the reference connection points 14 and 15 to trade at the same reference point.

Die vorstehend diskutierten Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 und 20 sind vorzugsweise explosionssicher ausgelegt. Zweckmäßigerweise sind die Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 und 20 so ausgelegt, dass im Betrieb kein Funken mit ausreichend Energie entstehen kann, um eine Zündung eines explosiven Gemisches zu verursachen. Zweckmäßigerweise sind bei den Feldgerät-Versorgungsspannungsfiltern 10 und 20 eine oder mehrere (in den Figuren nicht gezeigte) Dioden, insbesondere jeweils drei Dioden, am Eingang vorgesehen. Ferner sind die eingesetzten Kondensatoren der Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 und 20 insbesondere derart ausgelegt, dass sie im Betrieb niemals die maximal erlaubte normative Zündenergie eines an sie angeschlossenen eigensicheren Stromkreises derart erhöhen, dass die Eigensicherheit aufgehoben würde. Beispielsweise können die Kondensatoren der der Feldgerät-Versorgungsspannungsfiltern 10 und 20 jeweils eine maximale Kapazität von 3 µF aufweisen (sofern die Schnittstellenspannung nicht mehr als 10 V beträgt).The field device supply voltage filters discussed above 10 and 20 are preferably designed explosion-proof. Conveniently, the field device supply voltage filters 10 and 20 designed so that during operation no spark with sufficient energy can be generated to cause ignition of an explosive mixture. Conveniently, in the field device supply voltage filters 10 and 20 one or more (not shown in the figures) diodes, in particular three diodes, provided at the input. Furthermore, the capacitors used are the field device supply voltage filters 10 and 20 in particular designed so that they never increase the maximum permitted normative ignition energy of an intrinsically safe circuit connected to them in operation so that the intrinsic safety would be repealed. For example, the capacitors may filter that of the field device supply voltage 10 and 20 each have a maximum capacity of 3 μF (if the interface voltage is not more than 10 V).

Die 3 zeigt eine exemplarische Anordnung aus einer übergeordneten Steuereinrichtung 17 und einem Feldgerät 16. Das Feldgerät 16 umfasst eine Feldgerät-Koppeleinrichtung 30, die ein vorstehend diskutiertes Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 oder 20 umfasst. Die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 umfasst ferner eine Schnittstelle 18, über die das Feldgerät 16 an die Steuereinrichtung 17 angebunden ist.The 3 shows an exemplary arrangement of a higher-level control device 17 and a field device 16 , The field device 16 includes a field device coupling device 30 , which discusses a field device supply voltage filter discussed above 10 or 20 includes. The field device coupling device 30 also includes an interface 18 over which the field device 16 to the controller 17 is connected.

Die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 kann (wie gezeigt) als Teil des Feldgeräts 16 oder, alternativ dazu, als eigenständige Einheit in der Art eines Moduls ausgebildet sein. Im erstgenannten Fall ist die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 beispielsweise integral mit einem oder mehreren weiteren Schaltungsabschnitten des Feldgeräts 16 verbaut. Vorzugsweise kann die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 dabei auf derselben Leiterplatte wie ein oder mehrere weitere Schaltungsabschnitte des Feldgeräts 16 realisiert sein. Alternativ dazu kann die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 auch als eigenständige Einheit ausgebildet sein, die dann vorzugsweise über eine Schnittstelle mit dem Feldgerät 16 verbunden und bei Bedarf ausgetauscht werden kann.The field device coupling device 30 can (as shown) as part of the field device 16 or, alternatively, be formed as an independent unit in the manner of a module. In the former case, the field device coupling device 30 For example, integral with one or more other circuit sections of the field device 16 installed. Preferably, the field device coupling device 30 doing so on the same circuit board as one or more other circuit sections of the field device 16 be realized. Alternatively, the field device coupling device 30 be formed as an independent unit, which then preferably via an interface with the field device 16 connected and can be replaced if necessary.

Die übergeordnete Steuereinrichtung 17 ist vorzugsweise eine mit der Schnittstelle 18 verbundene Steuereinrichtung aus der Leitebene, die zweckmäßigerweise Zustandsdaten und/oder Messwerte von dem Feldgerät 16 bzw. der Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 empfängt, und vorzugsweise unter Berücksichtigung der Zustandsdaten und/oder der Messwerte Steuerbefehle an das Feldgerät 16 bzw. die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 sendet.The higher-level control device 17 is preferably one with the interface 18 connected control device from the control level, which expediently state data and / or measured values from the field device 16 or the field device coupling device 30 receives, and preferably taking into account the status data and / or the measured values control commands to the field device 16 or the field device coupling device 30 sends.

Das Feldgerät 16 oder die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 ist insbesondere in 2-Leiter-Technik implementiert, wobei die Schnittstelle 18 den 2-Leiter-Anschluss darstellt. Zweckmäßigerweise ist die Schnittstelle 18 die einzige Stromversorgung des Feldgeräts 16.The field device 16 or the field device coupling device 30 is particularly implemented in 2-wire technology, the interface 18 the 2- Conductor connection represents. Conveniently, the interface 18 the only power supply of the field device 16 ,

Bei dem Feldgerät 16 kann es sich grundsätzlich um jedes Feldgerät handeln, das von einer Schnittstelle 18 mit Energie versorgt wird. Das Feldgerät 16 ist insbesondere als Aktor und/oder Sensor ausgebildet. Zweckmäßigerweise handelt es sich bei dem Feldgerät 16 um ein Feldgerät für die Prozessautomation. Beispielsweise kann das Feldgerät 16 ein Steuerkopf/Positioner sein, der über einen elektrischen oder pneumatischen Antrieb eine Ventilgliedstellung eines Ventils festlegt. Der Positioner wird dabei vorzugsweise über die Schnittstelle 18 mit Energie versorgt und überträgt insbesondere über diese Schnittstelle 18 auch ein Kommunikationssignal 3, das beispielsweise die aktuelle Stellung des Ventils angibt. Der Positioner ist vorzugsweise ein 2-Leiter-Positioner.In the field device 16 it can basically be any field device that comes from an interface 18 is energized. The field device 16 is designed in particular as an actuator and / or sensor. Appropriately, it is the field device 16 by a field device for process automation. For example, the field device 16 a control head / positioner, which determines a valve member position of a valve via an electric or pneumatic drive. The positioner is preferably via the interface 18 supplied with energy and transmits in particular via this interface 18 also a communication signal 3 , which indicates, for example, the current position of the valve. The positioner is preferably a 2-wire positioner.

Die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 erfüllt dementsprechend zwei Funktionen: Zum einen stellt die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 die DC-Versorgungsspannung 1 für das Feldgerät 16 bereit und zum anderen kann über die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 ein Kommunikationssignal 3 an die übergeordnete Steuereinrichtung 17 übertragen werden.The field device coupling device 30 accordingly fulfills two functions: First, the field device coupling device 30 the DC supply voltage 1 for the field device 16 ready and on the other hand can via the field device coupling device 30 a communication signal 3 to the higher-level control device 17 be transmitted.

Zur Erfüllung dieser beiden Funktion verfügt die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 über die Schnittstelle 18, die insbesondere als Stromschnittstelle, beispielsweise als analoge 4-20 mA Stromschnittstelle, ausgebildet ist. Die Schnittstelle 18 ist ausgebildet, aus einem Schnittstellenstrom 19 die Schnittstellenspannung 2 (aus der wiederum die DC-Versorgungsspannung 1 erzeugt wird) bereitzustellen. Ferner ist die Schnittstelle 18 ausgebildet, den Schnittstellenstrom 19 mit dem Kommunikationssignal 3 zu überlagern, so dass das Kommunikationssignal 3 an die übergeordnete Steuerung 17 übertragen werden kann.To fulfill these two functions, the field device coupling device 30 over the interface 18 , which is designed in particular as a current interface, for example as an analog 4-20 mA current interface. the interface 18 is formed from an interface stream 19 the interface voltage 2 (in turn, the DC supply voltage 1 is generated). Further, the interface 18 trained, the interface current 19 with the communication signal 3 to superimpose, so that the communication signal 3 to the higher-level control 17 can be transferred.

Zweckmäßigerweise umfasst die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 eine ansteuerbare Eingangsbürde 24, die seriell in die Schnittstelle 18 geschaltet ist und durch die der Schnittstellenstrom 19 fließt. Vorzugsweise wird die über der Eingangsbürde 24 abfallende Spannung als die Schnittstellenspannung 2 verwendet.The field device coupling device expediently comprises 30 a taxable entrance fee 24 , which are serial in the interface 18 is switched and through which the interface current 19 flows. Preferably, that is above the entrance door 24 decreasing voltage than the interface voltage 2 used.

Durch eine entsprechende Ansteuerung der Eingangsbürde 24 kann der Schnittstellenstrom 19 mit dem Kommunikationssignal 3 überlagert werden. Dies kann beispielsweise mit einer Feldgerät-Koppeleinrichtung erfolgen, wie sie in WO/2017/025140 beschrieben ist. Zweckmäßigerweise verfügt die Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 über eine Steuerung 25, die die Eingangsbürde 24 so ansteuert, dass der Schnittstellenstroms 19 mit dem Kommunikationssignal 3 überlagert wird.By an appropriate control of the entrance burden 24 can the interface current 19 with the communication signal 3 be superimposed. This can be done for example with a field device coupling device, as in WO / 2017/025140 is described. The field device coupling device expediently has 30 via a controller 25 that the entry-level 24 so controls that the interface current 19 with the communication signal 3 is superimposed.

Zweckmäßigerweise umfasst die ansteuerbare Eingangsbürde 24 drei Anschlüsse, wobei ein erster und ein zweiter Anschluss seriell mit der Schnittstelle 18 verbunden sind, und über eine Ansteuerung des dritten Anschlusses die Strom-/Spannungskennlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss geändert werden kann. An dem dritten Anschluss ist exemplarisch die Steuerung 25 angeschlossen.Appropriately, the controllable entrance fee includes 24 three ports, with a first and a second port serial with the interface 18 connected via a control of the third terminal, the current / voltage characteristic between the first and the second terminal can be changed. At the third port is exemplified the controller 25 connected.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Eingangsbürde 24 um einen Shunt-Spannungsregler bzw. um einen Shunt-Spannungsregulator. Beispielsweise kann als Spannungsregler das Bauteil Zetex ZHT431 des Unternehmens Diodes Incorporated eingesetzt werden bzw. ein Bauteil, das die gleiche Funktion wie dieses Bauteil aufweist. Der Spannungsregler ist zum Beispiel als „Adjustable Precision Zener Shunt Regulator“ ausgebildet - also als einstellbarer Präzisions-Zener-Shunt-Regler.Preferably, the entry gate is 24 a shunt voltage regulator or a shunt voltage regulator. For example, the voltage regulator used can be the Zetex ZHT431 component from Diodes Incorporated, or a component that has the same function as this component. The voltage regulator is designed, for example, as an "Adjustable Precision Zener Shunt Regulator" - ie as an adjustable precision zener shunt regulator.

Das Kommunikationssignal 3 ist in der Schnittstellenspannung 2 als Wechselspannungskomponente vorhanden. Wie vorstehend bereits erläutert, ist das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 oder 20 ausgebildet, an seinem Ausgang basierend auf der Schnittstellenspannung 2 die DC-Versorgungsspannung 1 mit unterdrückter (oder ganz ohne) Wechselspannungskomponente bereitzustellen, ohne dabei die am Eingang vorhandene Wechselspannungskomponente zu unterdrücken.The communication signal 3 is in the interface voltage 2 as an AC component. As already explained above, the field device supply voltage filter 10 or 20 formed at its output based on the interface voltage 2 the DC supply voltage 1 with suppressed (or no) AC component, without suppressing the AC component present at the input.

Die über der ansteuerbaren Eingangsbürde 24 abfallende Schnittstellenspannung 2 wird dem Eingang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10 oder 20 zugeführt. Beispielsweise wird die Schnittstellenspannung 2 zwischen dem Eingangs-Anschlusspunkt 4 und einem Referenzanschlusspunkt 14 und/oder 15 angelegt. Am Ausgang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10 oder 20 - also zwischen dem Ausgangs-Anschlusspunkt 5 und einem Referenzanschlusspunkt 14 und/oder 15 - ist dann die DC-Versorgungsspannung mit unterdrückter (oder ganz ohne) Wechselspannungskomponente abgreifbar. Diese kann dann z.B. einem (nicht gezeigten) Verbraucher oder einem DC/DC-Wandler zugeführt werden.The above the taxable entrance fee 24 decreasing interface voltage 2 becomes the input of the field device supply voltage filter 10 or 20 fed. For example, the interface voltage 2 between the input connection point 4 and a reference terminal point 14 and or 15 created. At the output of the field device supply voltage filter 10 or 20 - between the output connection point 5 and a reference terminal point 14 and or 15 - Is then the DC supply voltage with suppressed (or completely without) AC voltage component can be tapped. This can then be supplied, for example, to a consumer (not shown) or to a DC / DC converter.

Die 4 zeigt eine Feldgerät-Koppeleinrichtung 40, die eine exemplarische Implementierung der vorstehend erwähnten Feldgerät-Koppeleinrichtung 30 darstellt. Die Funktion einer derartigen Feldgerät-Koppeleinrichtung ist - bis auf das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10, 20 - bereits in der Druckschrift WO/2017/025140 beschrieben und die Feldgerät-Koppeleinrichtung 40 kann insbesondere dementsprechend ausgebildet sein.The 4 shows a field device coupling device 40 showing an exemplary implementation of the aforementioned field device coupling device 30 represents. The function of such a field device coupling device is - except for the field device supply voltage filter 10 . 20 - already in the publication WO / 2017/025140 described and the field device coupling device 40 may in particular be designed accordingly.

Die Schnittstelle 18 der Feldgerät-Koppeleinrichtung 40 umfasst einen ersten Anschlusspunkt 37 und einen zweiten Anschlusspunkt 38, zwischen denen in Reihe ein Shunt-Widerstand 26 und die ansteuerbare Eingangsbürde 24 geschaltet sind. Im Betrieb fließt der Schnittstellenstrom 19 von dem ersten Anschlusspunkt 37 über den Shunt-Widerstand 26 und die ansteuerbare Eingangsbürde 24 zu dem zweiten Anschlusspunkt 38. Die über dem Shunt-Widerstand 26 abfallende Spannung wird mit einem Verstärker 39, insbesondere einem Instrumentenverstärker, verstärkt und einem Modem 27, insbesondere einem HART-Modem, zugeführt. Das Modem 27 führt eine Demodulation eines in der zugeführten Spannung enthaltenen Kommunikationssignals durch und stellt das demodulierte Kommunikationssignal einem Prozessor 28 bereit. Auf diese Weise können über die Schnittstelle 18 Kommunikationssignale empfangen werden. the interface 18 the field device coupling device 40 includes a first connection point 37 and a second connection point 38 , between which in series a shunt resistor 26 and the taxable entrance fee 24 are switched. During operation, the interface current flows 19 from the first connection point 37 about the shunt resistor 26 and the taxable entrance fee 24 to the second connection point 38 , The above the shunt resistor 26 declining voltage comes with an amplifier 39 , especially an instrument amplifier, amplified and a modem 27 , in particular a HART modem supplied. The modem 27 performs a demodulation of a communication signal contained in the supplied voltage and provides the demodulated communication signal to a processor 28 ready. This way you can use the interface 18 Communication signals are received.

Für die Ausgabe von Kommunikationssignalen 3 wird zunächst ein entsprechendes Kommunikationssignal von dem Prozessor 28 an das Modem 27 übertragen. Dort wird es moduliert und das modulierte Kommunikationssignal wird über eine Koppelschaltung 29 einem Steuerungsanschluss der ansteuerbaren Eingangsbürde 24 zugeführt, so dass der Schnittstellenstrom 19 mit dem modulierten Kommunikationssignal 3 überlagert wird. Die Koppelschaltung 29 dient insbesondere dazu, das Kommunikationssignal 3 mit einer geeigneten Amplitude zu überlagern.For the output of communication signals 3 First, a corresponding communication signal from the processor 28 to the modem 27 transfer. There it is modulated and the modulated communication signal is via a coupling circuit 29 a control connection of the controllable entrance burden 24 supplied, so that the interface current 19 with the modulated communication signal 3 is superimposed. The coupling circuit 29 serves in particular to the communication signal 3 to be superimposed with a suitable amplitude.

Die über der Eingangsbürde 24 abfallende Schnittstellenspannung 2, die, wie vorstehend bereits erwähnt, das auszugebende Kommunikationssignal 3 als Wechselspannungskomponente enthält, wird dem Eingang des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10 oder 20 zugeführt. An seinem Ausgang stellt das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 oder 20 dann eine DC-Versorgungsspannung 1 mit unterdrückter (oder ganz ohne) Wechselspannungskomponente bereit. Die DC-Versorgungsspannung 1 wird beispielsweise über einen DC/DC-Wandler 36 oder direkt einem Verbraucher eines Feldgeräts zugeführt.The above the entrance fee 24 decreasing interface voltage 2 which, as already mentioned above, the communication signal to be output 3 as the AC component, becomes the input of the field device supply voltage filter 10 or 20 fed. At its output is the field device supply voltage filter 10 or 20 then a DC supply voltage 1 with suppressed (or no) AC component ready. The DC supply voltage 1 is for example via a DC / DC converter 36 or fed directly to a consumer of a field device.

Würde die Schnittstellenspannung 2 direkt dem DC/DC-Wandler 36 zugeführt werden (und nicht über das Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter 10 oder 20 laufen), dann würde ein am Eingang des DC/DC-Wandlers 36 vorgesehener Ladekondensator die AC-Komponente der Schnittstellenspannung 2 so dämpfen, dass das zu übertragende Kommunikationssignal 3 unterdrückt würde und von der übergeordneten Steuerungseinrichtung 17 nicht mehr empfangen werden könnte. Durch die Bereitstellung des Feldgerät-Versorgungsspannungsfilters 10 oder 20 kann dies verhindert werden.Would the interface voltage 2 directly to the DC / DC converter 36 be supplied (and not on the field device supply voltage filter 10 or 20 run), then one would be at the input of the DC / DC converter 36 provided charging capacitor, the AC component of the interface voltage 2 so dampen that the communication signal to be transmitted 3 would be suppressed and by the higher-level control device 17 could not be received anymore. By providing the field device supply voltage filter 10 or 20 this can be prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2017/025140 [0004, 0052, 0057]WO 2017/025140 [0004, 0052, 0057]
  • US 3317819 [0005]US 3317819 [0005]

Claims (12)

Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) zur Bereitstellung einer tiefpassgefilterten DC-Versorgungsspannung (1) basierend auf einer Schnittstellenspannung (2) mit einer überlagerten Wechselspannungskomponente, insbesondere einem Kommunikationssignal (3), umfassend: - einen Eingangs-Anschlusspunkt (4) zum Anlegen der Schnittstellenspannung (2), - einen Ausgangs-Anschlusspunkt (5) zum Abgreifen der DC-Versorgungsspannung (1), - eine wenigstens einen Transistor (6) umfassende Transistoranordnung mit einem an dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) angeschlossenen ersten Stromführungsanschluss (7), einem zweiten Stromführungsanschluss (8) und einem Steuerungsanschluss (9), - einen an dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) angeschlossenen ersten RC-Pfad mit wenigstens einem ersten Widerstand (11) und einem ersten Kondensator (21), wobei der RC-Pfad eine Tiefpass-Spannung bereitstellt, die dem Steuerungsanschluss (9) zugeführt wird, und - einen zweiten RC-Pfad, der wenigstens einen zweiten Kondensator (22) und einen zweiten Widerstand (12) aufweist und von dem Ausgangs-Anschlusspunkt (5) zu dem Steuerungsanschluss (9) verläuft. Field device supply voltage filter (10, 20) for providing a low-pass filtered DC supply voltage (1) based on an interface voltage (2) with a superimposed AC component, in particular a communication signal (3), comprising: an input connection point (4) for applying the interface voltage (2), an output connection point (5) for picking up the DC supply voltage (1), a transistor arrangement comprising at least one transistor having a first current-carrying connection connected to the input connection point, a second current-carrying connection and a control connection; - A at the input terminal (4) connected to the first RC path having at least a first resistor (11) and a first capacitor (21), wherein the RC path provides a low-pass voltage, which is supplied to the control terminal (9) , and - A second RC path having at least a second capacitor (22) and a second resistor (12) and from the output terminal (5) to the control terminal (9). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach Anspruch 1, wobei der Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) eine passive Schaltung ist.Field device supply voltage filter (10, 20) after Claim 1 wherein the field device supply voltage filter (10, 20) is a passive circuit. Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Transistoranordnung einen einzigen Transistor (6) umfasst.Field device supply voltage filter (10, 20) after Claim 1 or 2 wherein the transistor arrangement comprises a single transistor (6). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei - der Transistor (6) ein Bipolartransistor ist, wobei der erste Stromführungsanschluss (7) der Kollektoranschluss des Transistors (6) ist, der zweite Stromführungsanschluss (8) der Emitteranschluss des Transistors (6) ist und der Steuerungsanschluss (9) der Basisanschluss des Transistors (6) ist, oder - der Transistor ein Feldeffekttransistor ist, wobei der erste und zweite Stromführungsanschluss den Drain- und Source-Anschluss des Transistors darstellen und der Steuerungsanschluss der Gate-Anschluss des Transistors ist.Field device supply voltage filter (10, 20) according to one of the preceding claims, wherein - The transistor (6) is a bipolar transistor, wherein the first current carrying terminal (7) is the collector terminal of the transistor (6), the second current carrying terminal (8), the emitter terminal of the transistor (6) and the control terminal (9), the base terminal of the transistor (6) is, or - The transistor is a field effect transistor, wherein the first and second current carrying terminal represent the drain and source terminal of the transistor and the control terminal is the gate terminal of the transistor. Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche ferner umfassend einen Referenzanschlusspunkt (14), insbesondere einen Masseanschluss, wobei der erste RC-Pfad von dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) zu dem Referenzanschlusspunkt (14) verläuft.Field device supply voltage filter (10, 20) according to any one of the preceding claims further comprising a reference terminal point (14), in particular a ground terminal, wherein the first RC path from the input terminal (4) to the reference terminal point (14). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der erste RC-Pfad über den zweiten Widerstand (12) verläuft.A field device supply voltage filter (10, 20) according to any one of the preceding claims, wherein the first RC path passes over the second resistor (12). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, ferner umfassend einen ersten Schaltungsknoten (31), einen zweiten Schaltungsknoten (32) und einen dritten Schaltungsknoten (33),wobei am ersten Schaltungsknoten (31) der zweite RC-Pfad, der zweite Stromführungsanschluss (8) und der Ausgangs-Anschlussknoten (5) zusammentreffen, zwischen dem ersten Schaltungsknoten (31) und dem zweiten Schaltungsknoten (32) der zweiten Kondensator (22) geschaltet ist, zwischen dem zweiten Schaltungsknoten (32) und dem dritten Schaltungsknoten (33) der zweite Widerstand (12) geschaltet ist und an dem dritten Schaltungsknoten (33) der Steuerungsanschluss (9) angeschlossen ist.The field device supply voltage filter (10) of any one of the preceding claims, further comprising a first circuit node (31), a second circuit node (32) and a third circuit node (33), wherein at the first circuit node (31) the second RC path, the second Current lead terminal (8) and the output terminal node (5) meet, between the first circuit node (31) and the second circuit node (32) of the second capacitor (22) is connected between the second circuit node (32) and the third circuit node (33 ) the second resistor (12) is connected and connected to the third circuit node (33) of the control terminal (9). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10) nach Anspruch 7, ferner umfassend einen vierten Schaltungsknoten (34), wobei am vierten Schaltungsknoten (34) der Eingangs-Anschlusspunkt (4), der erste Stromführungsanschluss (7) und der erste RC-Pfad zusammentreffen, zwischen dem vierten Schaltungsknoten (34) und dem zweiten Schaltungsknoten (32) der erste Widerstand (11) geschaltet ist und zwischen dem dritten Schaltungsknoten (33) und einem Referenzanschlusspunkt (14) der erste Kondensator (21) geschaltet ist.Field device supply voltage filter (10) after Claim 7 further comprising a fourth circuit node (34), wherein at the fourth circuit node (34), the input terminal (4), the first current lead terminal (7) and the first RC path meet between the fourth circuit node (34) and the second circuit node (32) the first resistor (11) is connected and between the third circuit node (33) and a reference terminal point (14) of the first capacitor (21) is connected. Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ferner umfassend einen dritten RC-Pfad, der einen dritten Widerstand (13) und einen dritten Kondensator (23) umfasst, wobei der dritte RC-Pfad von dem Eingangs-Anschlusspunkt (4) zu einem Referenzanschlusspunkt (15) verläuft.Field device supply voltage filter (20) according to one of Claims 1 to 7 , further comprising a third RC path comprising a third resistor (13) and a third capacitor (23), the third RC path extending from the input terminal (4) to a reference terminal (15). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (20) nach Anspruch 9, wobei der erste RC-Pfad über den dritten Widerstand (13) verläuft.Field device supply voltage filter (20) after Claim 9 wherein the first RC path passes over the third resistor (13). Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (20) nach Anspruch 7, 9 in Kombination mit 7 oder 10 in Kombination mit 7, ferner umfassend einen fünften Schaltungsknoten (35), wobei zwischen dem vierten Schaltungsknoten (34) und dem fünften Schaltungsknoten (35) der dritte Widerstand (13) geschaltet ist, zwischen dem fünften Schaltungsknoten (35) und einem Referenzanschlusspunkt (15) der dritte Kondensator (23) geschaltet ist, zwischen dem fünften Schaltungsknoten (35) und dem zweiten Schaltungsknoten (32) der erste Widerstand (11) geschaltet ist und zwischen dem dritten Schaltungsknoten (33) und einem Referenzanschlusspunkt (14) der erste Kondensator (21) geschaltet ist.Field device supply voltage filter (20) after Claim 7 . 9 7 in combination with 7 or 10 in combination with FIG. 7, further comprising a fifth circuit node (35), between which the fourth circuit node (34) and the fifth circuit node (35) the third resistor (13) is connected, between the fifth circuit node (35 ) and a reference connection point (15) of the third capacitor (23) is connected, between the fifth circuit node (35) and the second circuit node (32) of the first resistor (11) is connected and between the third circuit node (33) and a reference terminal point ( 14), the first capacitor (21) is connected. Feldgerät-Koppeleinrichtung (30, 40) umfassend ein Feldgerät-Versorgungsspannungsfilter (10, 20) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Feldgerät-Koppeleinrichtung (30, 40) zur Bereitstellung der DC-Versorgungsspannung (1) für ein Feldgerät (16) und zur Übertragung eines Kommunikationssignals (3) an eine übergeordneten Steuereinrichtung (17) dient und eine Schnittstelle (18), insbesondere eine Stromschnittstelle, umfasst, die ausgebildet ist, aus einem Schnittstellenstrom (19) die Schnittstellenspannung (2) bereitzustellen und den Schnittstellenstrom (19) mit dem Kommunikationssignal (3) zu überlagern.Field device coupling device (30, 40) comprising a field device supply voltage filter (10, 20) according to any one of the preceding claims, wherein the field device coupling means (30, 40) for providing the DC supply voltage (1) for a field device (16) and for transmitting a communication signal (3) to a higher-level control device (17) and an interface (18), in particular a current interface, which is designed to provide the interface voltage (2) from an interface current (19) and to superimpose the interface current (19) with the communication signal (3).
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