DE102019201322A1 - Analog-digital mixed operation for one sensor input - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation eines analogen Sensors (Sa) mit einem Steuergerät (10), welches dazu eingerichtet ist, weiterhin mit mindestens einem digitalen Sensor (S1, S2, SN) zu kommunizieren. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- Anschließen des analogen Sensors (Sa), durch den ein erster Strom (I1) fließt, an das Steuergerät (10);
- Anschließen einer vordefinierten Anzahl (N) von digitalen Sensoren (S1, S2, SN), durch die insgesamt ein zweiter Strom (I2) fließt, an das Steuergerät (10), so dass das Steuergerät (10) einen Summenstrom (Isum), welcher aus dem ersten Strom (I1) und dem zweiten Strom (I2) besteht, liefert;
- Bestimmen des zweiten Stroms (I2), der durch die vordefinierte Anzahl (N) von digitalen Sensoren (S1, S2, SN) fließt, mittels des Steuergeräts (10);
- Bestimmen des ersten Stroms (I1), der durch den analogen Sensor (Sa) fließt, durch Subtraktion des zweiten Stroms (I2) von dem Summenstrom (Isum).
The invention relates to a method for communicating an analog sensor (Sa) with a control unit (10), which is set up to continue to communicate with at least one digital sensor (S1, S2, SN). The process has the following steps:
- Connecting the analog sensor (Sa) through which a first current (I1) flows to the control device (10);
- Connecting a predefined number (N) of digital sensors (S1, S2, SN), through which a second current (I2) flows, to the control unit (10), so that the control unit (10) has a total current (Isum), which consists of the first current (I1) and the second current (I2) delivers;
- Determining the second current (I2), which flows through the predefined number (N) of digital sensors (S1, S2, SN), by means of the control device (10);
- Determining the first current (I1) flowing through the analog sensor (Sa) by subtracting the second current (I2) from the total current (Isum).
Description
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kommunikation eines analogen Sensors mit einem Steuergerät. Weiter betrifft die Erfindung ein Steuergerät, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.The invention relates to a method for communication of an analog sensor with a control device. The invention further relates to a control device, a program element and a computer-readable medium.
Hintergrundbackground
Zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung werden verschiedene Arten von Messgeräten und/oder Sensoren eingesetzt, beispielsweise Impedanzgrenzschalter, Vibrationsgrenzschalter, Drucksensoren, Füllstandmessgeräte mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend oder Laserfrontend.Various types of measuring devices and / or sensors are used for level measurement or for level determination, for example impedance limit switches, vibration level switches, pressure sensors, level measurement devices with a high-frequency front end, ultrasonic front end or laser front end.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen alternativen Betrieb von Steuergeräten bereitzustellen.It is an object of the invention to provide an alternative operation of control devices.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Further developments of the invention result from the subclaims and the following description.
Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren zur Kommunikation eines analogen Sensors mit einem Steuergerät, welches dazu eingerichtet ist, weiterhin mit mindestens einem digitalen Sensor zu kommunizieren. Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
- - Anschließen eines analogen Sensors, durch den ein erster Strom fließt, an das Steuergerät.
Für die Kommunikation eines analogen Sensors kann ein Protokoll und ein Steuergerät verwendet werden, das den Anschluss von digitalen und analogen Sensoren unterstützt. Es kann sich dabei auch um ein anderes standardisiertes und/oder proprietäres Protokoll handeln. Ein Beispiel ist das sog. HART-Protokoll (HART: Highway Addressable Remote Transducer). Dabei kann durch digitale Sensoren, solange diese an dem Steuergerät angeschlossen sind, unabhängig von dem Signalwert des Sensors ein ähnlicher Strom fließen. Durch den analogen Sensor kann während des Betriebs, abhängig von dem Signalwert, ein jeweils unterschiedlicher Strom fließen. Der Strom durch den analogen Sensor wird als erster Strom bezeichnet.
- - Anschließen einer vordefinierten Anzahl von digitalen Sensoren, durch die insgesamt ein zweiter Strom fließt, an das Steuergerät, so dass das Steuergerät einen Summenstrom, welcher aus dem ersten Strom und dem zweiten Strom besteht, liefert. Die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren kann vor, nach oder gleichzeitig mit dem analogen Sensor angeschlossen werden. Die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren kann sich während des Betriebs des Steuergeräts ändern. Die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren kann Null sein.
- - Bestimmen des zweiten Stroms, der durch die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren fließt, mittels des Steuergeräts. Die digitalen und die analogen Sensoren werden dazu parallel an einem Sensoreingang des Steuergeräts angeschlossen, und es wird für den Sensoreingang bestimmt und/oder parametriert, wie viele digital arbeitende Sensoren angeschlossen sind und welche Grundlast am dem Sensoreingang damit verbunden ist. Das Bestimmen des zweiten Stroms kann ein „Einstellen“ des zweiten Stroms umfassen. Wenn beispielsweise die vordefinierte Anzahl N von digitalen Sensoren einem Servicepersonal bekannt ist, dann kann diese Anzahl dem Steuergerät - z.B. über eine geeignete Schnittstelle - mitgeteilt werden, beispielsweise durch Einschreiben der Anzahl in ein vordefiniertes Register. Das Bestimmen des zweiten Stroms kann, alternativ oder zusätzlich, einen Messvorgang umfassen. Beispielsweise kann über einen vordefinierten Messzeitraum der zweite Strom durch die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren gemessen werden, z.B. durch Subtraktion eines Ruhestroms durch den analogen Sensor während des Messzeitraums. Das Bestimmen des zweiten Stroms kann, alternativ oder zusätzlich, die Verwendung eines digitalen Protokolls umfassen. Beispielsweise kann in einer Initialisierungssequenz des digitalen Protokolls die Anzahl der angeschlossenen digitalen Sensoren bestimmt und daraus der Stromverbrauch der digitalen Sensoren berechnet und/oder abgeschätzt werden.
- - Bestimmen des ersten Stroms der durch den analogen Sensor fließt, auf Basis des zweiten Stroms und des Summenstroms, beispielsweise durch Subtraktion des zweiten Stroms von dem Summenstrom, gemäß einer Formel
- - Connection of an analog sensor through which a first current flows to the control unit.
A protocol and a control unit that supports the connection of digital and analog sensors can be used for the communication of an analog sensor. It can also be another standardized and / or proprietary protocol. One example is the so-called HART protocol (HART: Highway Addressable Remote Transducer). As long as they are connected to the control unit, a similar current can flow through digital sensors regardless of the signal value of the sensor. Depending on the signal value, a different current can flow through the analog sensor during operation. The current through the analog sensor is called the first current.
- - Connecting a predefined number of digital sensors, through which a total of a second current flows, to the control device, so that the control device delivers a total current, which consists of the first current and the second current. The predefined number of digital sensors can be connected before, after or simultaneously with the analog sensor. The predefined number of digital sensors can change during operation of the control unit. The predefined number of digital sensors can be zero.
- - Determining the second current, which flows through the predefined number of digital sensors, by means of the control device. For this purpose, the digital and the analog sensors are connected in parallel to a sensor input of the control unit, and for the sensor input it is determined and / or parameterized how many digitally working sensors are connected and what basic load is connected to the sensor input. Determining the second stream may include “setting” the second stream. If, for example, the predefined number N of digital sensors is known to service personnel, this number can be communicated to the control unit, for example via a suitable interface, for example by writing the number into a predefined register. As an alternative or in addition, the determination of the second current can comprise a measuring process. For example, the second current through the predefined number of digital sensors can be measured over a predefined measurement period, for example by subtracting a quiescent current through the analog sensor during the measurement period. Determining the second stream may alternatively or additionally include using a digital protocol. For example, the number of connected digital sensors can be determined in an initialization sequence of the digital protocol and the current consumption of the digital sensors can be calculated and / or estimated therefrom.
- - Determining the first current flowing through the analog sensor based on the second current and the total current, for example by subtracting the second current from the total current, according to a formula
Mit diesem Verfahren wird es also vorteilhafterweise möglich, zu den digital arbeitenden Sensoren noch einen weiteren, analog arbeitenden Sensor an den Sensoreingang des Steuergeräts anzuschließen. Dies kann, bei vergleichsweise geringen Kosten, die Flexibilität und die Einsatzbandbreite des Steuergeräts erhöhen. Insbesondere ist dies vorteilhaft, weil zumindest einige analog arbeitende Sensoren kostengünstiger sind als entsprechende digitale Sensoren.With this method, it is therefore advantageously possible to connect a further, analog working sensor to the sensor input of the control unit in addition to the digitally working sensors. This can increase the flexibility and the range of use of the control unit at comparatively low costs. This is particularly advantageous because at least some analog sensors are less expensive than corresponding digital sensors.
In einer Ausführungsform hat jeder der digitalen Sensoren im Wesentlichen denselben, im Wesentlichen konstanten, Stromverbrauch. Wenn also z.B. die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren dem Servicepersonal bekannt ist, deren Stromverbrauch ungefähr gleich und konstant ist und die sonstigen Ströme an dem Sensoreingang vernachlässigbar sind, dann wird bei der Subtraktion von dem Summenstrom das Produkt aus Anzahl von digitalen Sensoren und dem Stromverbrauch eines einzelnen digitalen Sensors subtrahiert. Die vordefinierte Anzahl von digitalen Sensoren kann dem Steuergerät z.B. über eine dazu eingerichtete Schnittstelle mitgeteilt werden.In one embodiment, each of the digital sensors has substantially the same, substantially constant, power consumption. So if e.g. the predefined number of digital sensors is known to the service personnel, whose power consumption is approximately the same and constant and the other currents at the sensor input are negligible, then the product of the number of digital sensors and the power consumption of a single digital sensor is subtracted from the total current subtracted. The predefined number of digital sensors can e.g. be communicated via an interface set up for this purpose.
In einer Ausführungsform beträgt der erste Strom zwischen 4 mA und 20 mA. Manche Protokolle kodieren z.B. eine gemessene „Null“ mit 4 mA und eine gemessene „Eins“ mit 20 mA; manche Protokolle verwenden die dazu inverse Kodierung. Eines dieser Protokolle kann das sog. HART-Protokoll sein.In one embodiment, the first current is between 4 mA and 20 mA. Some protocols encode e.g. a measured "zero" with 4 mA and a measured "one" with 20 mA; some protocols use inverse coding. One of these protocols can be the so-called HART protocol.
In einer Ausführungsform wird der zweite Strom von dem Steuergerät, mittels einer Schätzung der Anzahl der digitalen Sensoren, abgeschätzt. Dies kann durch Subtraktion des Ruhestroms des analogen Sensors und (gerundete) Division durch den Stromverbrauch eines einzelnen digitalen Sensors geschehen:
In einer Ausführungsform kann der analoge Sensor während der Messung des Summenstroms vom Steuergerät getrennt werden. Somit ist dessen Ruhestrom I1r = 0 und die Anzahl angeschlossener digitaler Sensoren ergibt sich, in dem der Summenstrom durch den Stromverbrauch eines einzelnen digitalen Sensors dividiert wird.In one embodiment, the analog sensor can be disconnected from the control unit during the measurement of the total current. Its quiescent current I1r = 0 and the number of connected digital sensors is obtained by dividing the total current by the current consumption of a single digital sensor.
In einer Ausführungsform teilt jeder der digitalen Sensoren dem Steuergerät mit, wenn er an das Steuergerät angeschlossen oder wieder entfernt wird, so dass das Steuergerät zu jedem Zeitpunkt die Anzahl der daran angeschlossenen digitalen Sensoren kennt. Dies kann z.B. dadurch geschehen, dass beim Hochfahren des Steuergeräts und/oder des Protokolls bzw. Busses eine Initialisierungssequenz des digitalen Protokolls durchlaufen und damit die Anzahl der angeschlossenen digitalen Sensoren bestimmt wird. Daraus kann der Stromverbrauch der digitalen Sensoren berechnet und/oder abgeschätzt werden. Wenn das Protokoll und/oder die Schnittstelle Life Insertion unterstützt, dann kann der Anschluss und/oder das Entfernen der digitalen Sensoren auch während des Betriebs des Steuergeräts durchgeführt werden.In one embodiment, each of the digital sensors notifies the control unit when it is connected to or removed from the control unit, so that the control unit knows the number of digital sensors connected to it at all times. This can e.g. by the fact that when the control device and / or the protocol or bus is started up, an initialization sequence of the digital protocol is run through and the number of connected digital sensors is thus determined. From this, the power consumption of the digital sensors can be calculated and / or estimated. If the protocol and / or the interface supports life insertion, then the connection and / or removal of the digital sensors can also be carried out while the control device is operating.
In einer Ausführungsform unterstützt das Steuergerät das Protokoll HART (Highway Addressable Remote Transducer). Damit kann das genannte Verfahren vorteilhafterweise bei einem verbreiteten Standardprotokoll verwendet werden.In one embodiment, the control device supports the HART protocol (Highway Addressable Remote Transducer). The method mentioned can thus advantageously be used with a widespread standard protocol.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Steuergerät, welches eine Schnittstelle aufweist, die zum Anschluss eines analogen Sensors und einer vordefinierten Anzahl von digitalen Sensoren eingerichtet ist. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen.Another aspect relates to a control device which has an interface which is set up to connect an analog sensor and a predefined number of digital sensors. The control unit is set up to carry out a method as described above and / or below.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Programmelement, welches, wenn es auf einem Prozessor einer Messvorrichtung ausgeführt wird, die Messvorrichtung anweist, das oben und/oder nachfolgend beschriebene Verfahren durchzuführen.Another aspect relates to a program element which, when executed on a processor of a measuring device, instructs the measuring device to carry out the method described above and / or below.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem das genannte Programmelement gespeichert ist.Another aspect relates to a computer-readable medium on which said program element is stored.
Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verwendung eines Steuergeräts wie oben und/oder nachfolgend beschrieben zum Anschluss eines Sensors und/oder Messgeräts zur Füllstandmessung oder zur Grenzstandbestimmung, eines Impedanzgrenzschalters, eines Vibrationsgrenzschalters, eines Drucksensors, eines Messgeräts mit einem Hochfrequenzfrontend, Ultraschallfrontend oder Laserfrontend, und/oder einer radiometrischen Messvorrichtung.Another aspect relates to the use of a control device as described above and / or below for connecting a sensor and / or measuring device for level measurement or for level determination, an impedance limit switch, a vibration limit switch, a pressure sensor, a measuring device with a high-frequency front, ultrasonic front or laser front, and / or a radiometric measuring device.
Zur weiteren Verdeutlichung wird die Erfindung anhand von in den Figuren abgebildeten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nur als Beispiel, nicht aber als Einschränkung zu verstehen.For further clarification, the invention is described on the basis of embodiments shown in the figures. These embodiments are only to be understood as an example, but not as a limitation.
FigurenlisteFigure list
Es zeigt:
-
1 eine schematische Skizze eines Steuergeräts gemäß einer Ausführungsform; -
2 ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform.
-
1 a schematic sketch of a control device according to an embodiment; -
2nd a method according to an embodiment.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed description of embodiments
Der Summenstrom
Wenn der Ruhestrom
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „umfassend“ und „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und die unbestimmten Artikel „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.In addition, it should be pointed out that “comprehensive” and “having” do not exclude other elements or steps, and the indefinite articles “a” or “an” do not exclude a large number. Furthermore, it should be pointed out that features or steps that have been described with reference to one of the above exemplary embodiments can also be used in combination with other features or steps of other exemplary embodiments described above. Reference signs in the claims are not to be regarded as restrictions.
BezugszeichenlisteReference list
- 1010th
- SteuergerätControl unit
- 2020
- MessanordnungMeasuring arrangement
- 5050
- Flussdiagrammflow chart
- 51 - 5451-54
- Schrittstep
- I1I1
- erster Stromfirst stream
- I1rI1r
- RuhestromQuiescent current
- I2I2
- zweiter Stromsecond stream
- I21, I22, I2N, I2iI21, I22, I2N, I2i
- EinzelstromSingle stream
- IsumIsum
- Summenstrom der digitalen SensorenTotal current of the digital sensors
- S1, S2,S1, S2,
-
SN digitale SensorenSN digital sensors - SaSat
- analoger Sensoranalog sensor
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019201322.8A DE102019201322A1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Analog-digital mixed operation for one sensor input |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019201322.8A DE102019201322A1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Analog-digital mixed operation for one sensor input |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019201322A1 true DE102019201322A1 (en) | 2020-08-06 |
Family
ID=71615378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019201322.8A Pending DE102019201322A1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Analog-digital mixed operation for one sensor input |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019201322A1 (en) |
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2019
- 2019-02-01 DE DE102019201322.8A patent/DE102019201322A1/en active Pending
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