DE112017001269T5

DE112017001269T5 - Ausbildbare Hardwareplattform für Messung oder Steuerung

Info

Publication number: DE112017001269T5
Application number: DE112017001269.4T
Authority: DE
Inventors: Colm F. Slattery; Patrick C. Kirby; Albert O'Grady; Denis O'Connor; Michael Collins; Valerie Hamilton; Aidan J. Cahalane; Michal Brychta
Original assignee: Analog Devices Global ULC
Current assignee: Analog Devices International ULC
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2017-03-10
Publication date: 2018-11-29
Also published as: US10181853B2; CN108780124A; EP3427073A1; EP3427073B1; US20170264295A1; CN108780124B; WO2017153847A1

Abstract

Systeme zum Überwachen und Steuern können neu ausbildbar Eingangs- und Ausgangskanäle aufweisen. Solche neu ausbildbaren Kanäle können lediglich einen einzelnen Anschluss und einen Massekontakt aufweisen, oder solche Kanäle können eine Drei- oder Vier-Kanal-Ausbildung aufweisen, wie etwa zur Verwendung bei vierpoligen Widerstandsmessungen. Kanalneuausbildung kann durchgeführt werden, etwa unter Verwendung von softwareaktivierter oder firmwareaktivierter Steuerung der Kanalhardware. Eine solche Kanalhardware kann Analog-zu-Digital- und Digital-zu-Analog-Umwandlungsfunktionalität aufweisen, einschließlich Verwendung eines Digital-Analog-Wandlers zum Bereitstellen von Feldleistung oder Vorspannung. In einem Beispiel kann die Schnittstellenschaltung eine auswählbare Impedanz bereitstellen.

Description

BEANSPRUCHUNG EINER PRIORITÄT
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/306,882 von (1) Slattery et al. mit dem Titel „CONFIGURABLE HARDWARE PLATFORM FOR MEASUREMENT AND CONTROL“, eingereicht am 11. März 2016 (Aktenzeichen 3867.138PRV); und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/377,770 von (2) Kirby et al. mit dem Titel „PROGRAMMABLE SOURCE-MEASURE INTERFACE CIRCUIT“, eingereicht am 22. August 2016 (Aktenzeichen 3867.321PRV), die hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
GEBIET DER OFFENBARUNG
Dieses Dokument betrifft im Allgemeinen, aber ohne Einschränkung, analoge und digitale Schnittstellenschaltungen und insbesondere Schnittstellenschaltungen mit ausbildbaren analogen und digitalen Betriebsmodi.
STAND DER TECHNIK
Elektronische Module können verwendet werden, um das Überwachen oder Steuern von Anwendungen zu erleichtern, wie etwa chemische oder industrielle Prozesssteuerung, Bewegungssteuerung, Gebäudesteuerung, wie etwa Steuerung von Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK) und SCADA. Solche Module können Hardwareschnittstellen haben, die Strom- oder Spannungsausgang und separate Eingänge, etwa zum Überwachen von Strom, Spannung oder Widerstand (wie etwa für Messungen unter Verwendung von Widerstands-Temperaturvorrichtungen (RTDs, Resistance Temperature Devices)), bereitstellen. Elektronische Module können eine Signalkonditionierung bereitstellen, etwa einschließlich einer oder mehrerer Filter- oder Schutzvorrichtungen, und können Analog-zu-Digital-Umwandlungsfunktionalität bereitstellen.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Mechanische und Hardwareausbildungen für elektronische Module, die zum Steuern oder Überwachen verwendet werden, können hochgradig komplex sein, insbesondere wenn große Kanalzahlen verwendet werden. Bei einem Ansatz können dedizierte Hardwareschnittstellenkanäle verwendet werden, wie etwa exklusiv für Betrieb im Strom- oder Spannungsmodus ausgebildet und exklusiv für Verwendung als ein Eingangskanal oder ein Ausgangskanal ausgebildet. Solche dedizierten Kanäle können mit mechanischen Anschlüssen gekoppelt werden (z. B. Schraubanschlüssen). Zum Bereitstellen von Eingangsfunktionalität wird eine Gruppe von Eingangskanälen im Allgemeinen dauerhaft als Eingänge ausgebildet. In ähnlicher Weise wird zum Bereitstellen von Ausgangsfunktionalität eine Gruppe von Ausgangskanälen im Allgemeinen dauerhaft als Ausgänge ausgebildet. Allerdings kann ein solcher Ansatz Nachteile haben. Beispielsweise kann, anstatt zwei physische Anschlüsse pro Kanal zu haben, jeder Eingang oder Ausgang zwei oder mehr Anschlüsse haben. Ein Ausgang, der dazu ausgebildet ist, Betrieb im Strom- oder Spannungsmodus zu unterstützen, kann drei oder sogar vier Anschlüsse aufweisen. Solche zusätzlichen dedizierten Anschlüsse können unnötig eine Hardwareschnittstelle überfüllen, und dedizierte Kanalanordnungen können Flexibilität behindern, da Systemanforderungen oder eine bestimmte Anwendung eine sich entwickelnde Zuordnung eines bestimmten Hardwarekanals diktieren können.
Die vorliegenden Erfinder haben auch, unter anderem, anerkannt, dass Systeme zum Überwachen und Steuern stattdessen einen oder mehrere neu ausbildbare Kanäle aufweisen können, wie etwa einschließlich entsprechender Kanäle, die zur Verwendung entweder als Eingangs- oder als Ausgangskanal ausbildbar sind. Solche neu ausbildbaren Kanäle können jeweils lediglich einen einzelnen Nicht-Masseanschluss und einen Masse- oder Bezugsanschluss aufweisen, oder solche Kanäle können eine Drei- oder Vier-Kanal-Ausbildung aufweisen, wie etwa zur Verwendung bei dreipoligen oder vierpoligen Widerstandsmessungen.
Kanalneuausbildung kann durchgeführt werden, etwa unter Verwendung von softwareaktivierter oder firmwareaktivierter Steuerung der Kanalhardware. Eine solche Kanalhardware kann Analog-zu-Digital- und Digital-zu-Analog-Umwandlungsfunktionalität aufweisen, einschließlich Verwendung eines Digital-Analog-Wandlers zum Bereitstellen von Feldleistung oder Vorspannung. Auf diese Weise kann eine Komplexität einer Hardwareschnittstelle (z. B. eine Anzahl von physischen Schnittstellenkanälen, die mit Anschlüssen, wie etwa Schraubanschlüssen, verbunden sind) im Vergleich mit nicht-ausbildbaren Ansätzen verringert werden, da bestimmte Kanäle flexibel ausgebildet werden können, um entweder als ein Eingang, ein Ausgang oder eine Kombination aus beiden zu fungieren (wie etwa ein Eingang, bei dem der Kanal auch Feldleistungsausgang, Anregung oder ein Vorspannungssignal bereitstellen kann).
In einem Beispiel kann eine softwareumgesetzte oder eine firmwareumgesetzte Technik halbautomatische oder automatische Detektion einer Last, die mit Anschlüssen für einen bestimmten Kanal verbunden ist, aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Technik automatisches Detektieren einer Falschverkabelungsbedingung (wie etwa eine Stromkreisunterbrechung, eine Kurzschlussbedingung oder eine Bedingung, bei der die Stromversorgungsverkabelung unbeabsichtigt mit einem oder mehreren Eingangs- oder Ausgangsanschlüssen verbunden ist) aufweisen. In einem Beispiel kann eine solche Technik aufweisen, einen Benutzer aufzufordern, einen geeigneten Modus basierend auf einer Abfrage von verbundenen Lastvorrichtungen auszuwählen, etwa, um, beispielsweise, Umschalten zwischen einem strombasierten Betriebsmodus und einem spannungsbasierten Betriebsmodus zu erleichtern.
In einem Beispiel kann eine ausbildbare Schnittstellenschaltung mehrere auswählbare Betriebsmodi unterstützen, einschließlich Modi für analoge Messung und analogen Ausgang an einem ausbildbaren Kanal, koppelbar mit zumindest einer Feldvorrichtung, wobei die Schnittstellenschaltung eine integrierte Schaltung, einschließlich einer ausbildbaren Ansteuerschaltung einschließlich eines Strombetriebsmodus, wobei ein Widerstand mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist, den Widerstand zum Bereitstellen eines Strommesselements und eines Stromsteuerelements und eine ausbildbare Messschaltung aufweist, dazu ausgebildet, unter Verwendung des Widerstands einen Strom zu überwachen, der von einer Feldvorrichtung durch die ausbildbare Ansteuerschaltung gezwungen wird, wobei der Widerstand mit der ausbildbaren Ansteuerschaltung und der ausbildbaren Messschaltung gekoppelt ist, wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung und die ausbildbare Messschaltung den ausbildbaren Kanal definieren.
Diese Kurzdarstellung dient dazu, einen Überblick über den Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung bereitzustellen. Sie dient nicht dazu, eine ausschließliche oder erschöpfende Erläuterung der Erfindung bereitzustellen. Die detaillierte Beschreibung ist eingeschlossen, um weitere Informationen über die vorliegende Patentanmeldung bereitzustellen.
Figurenliste

1 stellt allgemein ein Beispiel dar, eine Schnittstellenschaltung aufweisend, die eine ausbildbare Ansteuerschaltung und eine ausbildbare Messschaltung aufweisen kann, wobei die Schnittstellenschaltung mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen gekoppelt sein kann.
2 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa eine integrierte Schaltung aufweisend, die einen ausbildbaren Kanal definiert, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, verschiedene Betriebsmodi bereitzustellen.
3 stellt allgemein ein anderes veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa eine integrierte Schaltung aufweisend, die einen ausbildbaren Kanal definiert, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, verschiedene Betriebsmodi bereitzustellen, einschließlich Bereitstellen einer Ansteuerschaltung und einer oder mehrerer externer Schutzschaltungen.
4A stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, der dazu ausgebildet ist, eine auswählbare Impedanz bereitzustellen, wobei der ausbildbare Kanal angeordnet ist, um einen Stromschleifenbetriebsmodus bereitzustellen, bei dem der Schleifenstrom woanders erzeugt wird.
4B stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, der dazu ausgebildet ist, eine auswählbare Impedanz bereitzustellen, wobei der ausbildbare Kanal angeordnet ist, um einen Stromschleifenbetriebsmodus bereitzustellen, bei dem die Leistung für den Schleifenstrom durch die Schnittstellenschaltung bereitgestellt wird.
5 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen analogen Stromausgangsmodus bereitzustellen, einschließlich Erzeugen eines vorgegebenen analogen Ausgangsstroms.
6A stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen digitalen Logikpegel-Spannungseingangsmodus bereitzustellen, um ein digitales Eingangssignal zu detektieren.
6B stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen digitalen Logikpegel-Stromeingangsmodus bereitzustellen, und insbesondere, wo der ausbildbare Kanal dazu ausgebildet ist, einen Stromschleifenbetriebsmodus bereitzustellen, bei dem die Leistung für den Schleifenstrom durch die Schnittstellenschaltung bereitgestellt wird.
7 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, die dazu ausgebildet ist, einen digitalen Ausgangsmodus bereitzustellen, um einen Strom durch den Ausgangsanschluss zu zwingen.
8 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen analogen Spannungseingangsmodus bereitzustellen, um eine analoge Eingangsspannung zu messen.
9 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen analogen Spannungsausgangsmodus bereitzustellen, um eine vorgegebene analoge Ausgangsspannung zu erzeugen.
10 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, einen Temperaturmessmodus bereitzustellen, wie etwa, wenn der Kanal mit einem Widerstands-Temperaturdetektor (RTD, Resistance Temperature Detector) gekoppelt ist.
11 stellt allgemein eine Technik dar, etwa ein Verfahren, das Empfangen von Ausbildungsinformationen und Auswählen eines Betriebsmodus einer Schnittstellenschaltung aufweisen kann.
12 stellt allgemein eine Technik dar, etwa ein Verfahren, das Erzeugen eines Abfragesignals an eine Feldvorrichtung und Empfangen von Informationen, die durch das Abfragesignal ausgelöst wurden, etwa zur Verwendung beim Auswählen eines Betriebsmodus einer Schnittstellenschaltung, aufweisen kann.

In den Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind, können ähnliche Bezugszeichen ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Ansichten beschreiben. Ähnliche Bezugszeichen mit unterschiedlichen Buchstabensuffixen können unterschiedliche Instanzen ähnlicher Komponenten darstellen. Die Zeichnungen stellen allgemein, als Beispiel, aber nicht als Einschränkung, verschiedene im vorliegenden Dokument erörterte Ausführungsformen dar.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie oben erwähnt, haben die vorliegenden Erfinder, unter anderem, anerkannt, dass Systeme zum Überwachen oder Steuern stattdessen einen oder mehrere neu ausbildbare Kanäle aufweisen können. Eine solche flexible Ausbildung erlaubt dem System, mit verschiedenen Feldvorrichtungen verbunden zu werden, einschließlich verschiedenen Wandlern oder Aktuatoren, als veranschaulichende Beispiele. Solche neu ausbildbaren Kanäle können jeweils lediglich einen einzelnen Nicht-Masseanschluss und einen Masse- oder Bezugsanschluss aufweisen, oder solche Kanäle können eine Drei- oder Vier-Kanal-Ausbildung aufweisen, wie etwa zur Verwendung bei dreipoligen oder vierpoligen Widerstandsmessungen. Kanalneuausbildung kann durchgeführt werden, etwa unter Verwendung von softwareaktivierter oder firmwareaktivierter Steuerung der Kanalhardware. Kanalhardware kann Analog-zu-Digital- und Digital-zu-Analog-Umwandlungsfunktionalität aufweisen, einschließlich Verwendung eines Digital-Analog-Wandlers zum Bereitstellen von Feldleistung oder Vorspannung. Auf diese Weise kann eine Komplexität einer Hardwareschnittstelle (z. B. eine Anzahl von physischen Schnittstellenkanälen, die mit Anschlüssen, wie etwa Schraubanschlüssen, verbunden sind) im Vergleich mit nicht-ausbildbaren Ansätzen verringert werden, da bestimmte Kanäle flexibel ausgebildet werden können, um entweder als ein Eingang, ein Ausgang oder eine Kombination aus beiden zu fungieren (wie etwa ein Eingang, bei dem der Kanal auch Feldleistungsausgang, Anregung oder ein Vorspannungssignal bereitstellen kann, als veranschaulichende Beispiele).
In einem Beispiel können Digital-zu-Analog-Wandlungsschaltungsanordnungen, Analog-zu-Digital-Wandlungsschaltungsanordnungen, Signalkonditionierungsschaltungsanordnungen und andere Schaltungsanordnungen, wie etwa Steuerlogik, unter Verwendung einer/eines gemeinsam genutzten integrierten Schaltung oder integrierten Modulpakets kointegriert werden. Ein(e) solche(s) integrierte Schaltung oder integriertes Modulpaket kann Verwenden von großen Kanalanzahlen erleichtern durch Sparen von Fläche und Vereinfachen der technischen Hardwareaufgaben, wenn solche Schaltungen oder Modulpakete als ein Teil eines elektronischen Steuer- oder Überwachungsmoduls enthalten sind.
Aspekte einer ausbildbaren Schnittstellenschaltung, wie hier gezeigt und beschrieben, können eine oder mehrere der folgenden Funktionalitäten aufweisen, wie etwa in einer ausbildbaren Weise durch lediglich einen einzelnen Anschluss und einen Bezugsanschluss (Masse) bereitgestellt werden kann:

1) Quellenstrom (z. B. 4 bis 20 Milliampere (mA)) und gleichzeitiges Messen von Lastspannung;
2) Senkenstrom und gleichzeitiges Messen von Strom (z. B. 4 bis 20 mA);
3) Quellenstrom und gleichzeitiges Messen von Strom (z. B. 4 bis 20 mA);
4) Ausgangsspannung (z. B. ausgewählt aus einem Bereich von etwa -10 Volt (V) bis +10 V) und gleichzeitiges Messen von Laststrom;
5) Quellenhochstrom mit Kurzschlussschutz (optional auch Senkenhochstrom) und gleichzeitiges Messen von Strom;
6) Messen von externem Widerstand;
7) Messen von Spannung;
8) Umwandeln von Eingangsspannung in Logikpegel (z. B. unter Verwendung von ausbildbaren Schwellen für Logikpegel);
9) Umwandeln von einem oder mehreren Eingangs- oder Ausgangsströmen in Logikpegel (z. B. unter Verwendung von ausbildbaren Schwellen für Logikpegel);
10) Tolerieren von Überspannung am Ausgangsanschluss (z. B. Halten einer Spannung im Bereich von etwa -40 V relativ zum Bezugsknoten bis etwa +40 V relativ zum Bezugsknoten); und
11) Bereitstellen einer auswählbaren Impedanz für gleichzeitige digitale Kommunikation und analoge Messung auf einem ausbildbaren Kanal.

Gemäß einem veranschaulichenden Beispiel sind hohe Anzahlen von externen Komponenten und die Verwendung von Schaltvorrichtungen für hohe Spannungen nicht notwendig, um die angegebenen Funktionalitäten bereitzustellen. Solche Aspekte vereinfachen die Komplexität der Integration der Schnittstellenschaltung in ein System und können die Verletzlichkeit eines Systems gegenüber unerwünschten Emissionen oder Empfindlichkeit eines Systems aus einer elektromagnetischen Verträglichkeitsperspektive (EMV) verringern.
Im Allgemeinen kann eine Architektur für hier beschriebene Schnittstellenschaltungsbeispiele separate Ausgangs- und Messpfade aufweisen. Wie in den hier beschriebenen veranschaulichenden Beispielen gezeigt, können die meisten Schaltungsanordnungen in Verbindung mit den ausbildbaren Eingangs-/Ausgangsfunktionen unter Verwendung eines kommerziell üblichen Herstellungsprozesses monolithisch integriert werden. Externe Schutzvorrichtungen können vereinfacht oder eliminiert werden, wie etwa durch Ermöglichen der Verwendung von lediglich einer einzelnen Diode an einem Ausgangskanal zum Bereitstellen von Kanalschutz zur Unterdrückung von elektrischer Überbelastung, etwa, ohne sich nachteilig auf eine Anschlussimpedanz auszuwirken, die durch die Schnittstellenschaltung als Ganzes bereitgestellt wird.
Modusauswahl für die in diesem Dokument beschriebenen Beispiele kann erreicht werden etwa durch Ermöglichen oder Nicht-Ermöglichen von einem oder mehreren funktionalen Blöcken einer integrierten Schaltung oder durch Erden von einem oder mehreren Knoten. Auf diese Weise ist ein Multiplexing der Strommodussignale nicht erforderlich. In einem Beispiel kann lediglich ein einzelnes resistives Element (z. B. ein Erfassungswiderstand) mit einem Kanal gekoppelt werden, um ein Stromeinstellelement und ein Stromüberwachungselement bereitzustellen, ohne dass ein separater Kalibrierungswiderstand erforderlich ist. Der erfasste Strom kann durch Überwachen einer Spannung über so einem Widerstand bestimmt werden, Ausgangsspannung kann durch Überwachen eines Knotens des Widerstands an der Ausgangsseite der Schaltung relativ zu einem Bezugsknoten (z. B. Masse) bestimmt werden, und Widerstandsmessung kann etwa durch Überwachen eines Zwischenknotens,der mit dem Erfassungswiderstand gekoppelt ist, relativ zu einem Bezugsknoten durchgeführt werden.
Fehlertoleranz der hier beschriebenen Beispiele kann unter Verwendung verschiedener Techniken bereitgestellt werden. Bei einem Ansatz können Längswiderstände an jedem Anschluss oder in Reihe mit den Kontakten der entsprechenden integrierten Schaltungsvorrichtung eingeschlossen sein. Allerdings haben die vorliegenden Erfinder anerkannt, dass ein solcher Ansatz Nachteile haben kann, da solche Längswiderstände die Längsimpedanz des Anschlusses in unerwünschter Weise erhöhen können. Solche Widerstände können auch eines oder mehrere unerwünschte Leistungsverlust- oder Wärmemanagementprobleme verursachen, etwa zu unerwünschter Temperaturerhöhung beitragen, wenn sich die Schnittstellenschaltung an einem eingeengten Ort befindet. Im Gegensatz dazu können die hier beschriebene Schnittstellenschaltung und die Systembeispiele einen robusten Fehlerschutz bei gleichzeitigem Aufrechterhalten einer gewünschten Eingangsimpedanz bieten. In einem Beispiel kann die Impedanz, die durch die Schnittstellenschaltung präsentiert wird, auswählbar sein, etwa, um einem vorgegebenen Impedanzbereich in Verbindung mit einem digitalen Kommunikationsprotokoll zu entsprechen oder um für bestimmte Betriebsmodi eine niedrigere Impedanz bereitzustellen, bei gleichzeitigem Aufrechterhalten von Fehlertoleranz unter vorübergehenden oder anhaltenden Anschlussspannungsabweichungen.
1 stellt allgemein ein Beispiel dar, eine Schnittstellenschaltung 100 aufweisend, die eine ausbildbare Ansteuerschaltung 104 und eine ausbildbare Messschaltung 106 aufweisen kann, wobei die Schnittstellenschaltung 100 mit einer oder mehreren Feldvorrichtungen, wie etwa einer Feldvorrichtung 130, gekoppelt sein kann. Die Verwendung der Phrase „Feldvorrichtung“ kann sich allgemein auf einen Aktuator, einen Sensor und/oder eine andere Vorrichtung beziehen. Die Feldvorrichtung 130 muss sich nicht in einem bestimmten Abstand von der Schnittstellenschaltung 100 befinden, würde sich aber allgemein abgesetzt bezüglich der Schnittstellenschaltung 100 befinden. Die Feldvorrichtungen können mit der Schnittstellenschaltung gekoppelt sein, etwa unter Verwendung von einem oder mehreren Schraubanschlüssen oder anderen elektrischen Verbindungen, etwa einschließlich eines ersten Anschlusses 120A und eines zweiten Anschlusses 120B. In einem Beispiel kann der zweite Anschluss 120B von mehreren Feldvorrichtungen als Masse- oder gemeinsamer Anschluss gemeinsam genutzt werden. Die Schnittstellenschaltung 100 kann ein integriertes Schaltungspaket 102 aufweisen, etwa mit einer oder mehreren im Paket 102 eingehausten monolithisch integrierten Schaltungen. Eine Kombination aus der ausbildbaren Ansteuerschaltung 104 und der ausbildbaren Messschaltung 106 kann einen ausbildbaren Kanal 140 definieren, und die Schnittstellenschaltung 100 kann mehrere Kanäle aufweisen, etwa innerhalb des integrierten Schaltungspakets 102 umgesetzt.
In einem Beispiel können die ausbildbare Ansteuerschaltung 104, die ausbildbare Messschaltung 106 und/oder eine Steuerschaltung 108 in einer gemeinsam genutzten monolithisch integrierten Schaltung kointegriert sein. Die Steuerschaltung 108 kann eine Zustandsmaschine, eine Mikrosteuerungsarchitektur und/oder eine universelle Prozessorschaltung aufweisen oder kann, als veranschaulichende Beispiele, eine oder mehrere ausbildbare logische Vorrichtungen aufweisen. Eine digitale Schnittstelle 114 kann bereitgestellt sein, etwa eine serielle und/oder parallele Kommunikationsschnittstelle bereitstellend. Ausbildungsinformationen für Schnittstellenschaltung 100 können bereitgestellt werden, etwa über die digitale Schnittstelle 114, und können von der Steuerschaltung verwendet werden, um einen Betriebsmodus der Schnittstellenschaltung 100 auszuwählen, etwa durch Ermöglichen oder Nicht-Ermöglichen verschiedener funktionaler Elemente, die in der ausbildbaren Ansteuerschaltung 104 und/oder der ausbildbaren Messschaltung 106 eingeschlossen sind.
Das integrierte Schaltungspaket 102 kann einen oder mehrere Kontakte aufweisen, etwa um Flexibilität in Anwendungen für die Schnittstellenschaltung 100 zu ermöglichen. Beispielsweise kann die ausbildbare Ansteuerschaltung 104 mit einem Ausgangskontakt 116A gekoppelt sein. Ein erster Knoten eines Erfassungswiderstands 112 kann zwischen dem Ausgangskontakt 116A und einem zweiten Kontakt 116B gekoppelt sein, etwa wo der zweite Kontakt 116B mit der Messschaltung 106 gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann sich der Erfassungswiderstand 112 innerhalb des integrierten Schaltungspakets 102 befinden. Die Messschaltung 106 kann auch mit einem dritten Kontakt 116C gekoppelt sein, etwa mit einem zweiten Knoten des Erfassungswiderstands 112 gekoppelt sein, sodass die Messschaltung 106 einen Spannungsabfall über dem Erfassungswiderstand 112 überwachen kann. In einem veranschaulichenden Beispiel kann der Erfassungswiderstand 112 zu einer Gesamtimpedanz beitragen, die durch die Schnittstellenschaltung 100 für die Anschlüsse 120A und 120B präsentiert wird. Die ausbildbare Ansteuerschaltung kann optional eine auswählbare Impedanzschaltung 110 aufweisen, etwa um die durch die Schnittstellenschaltung 100 präsentierte Eingangsimpedanz zu ändern. Als ein veranschaulichendes Beispiel kann die Schnittstellenschaltung 100 mindestens zwei auswählbare Impedanzen unterstützen, einschließlich eines Modus mit gesteuerter Impedanz und eines Modus mit niedrigerer Impedanz. Der Modus mit gesteuerter Impedanz kann einen vorgegebenen Impedanzbereich bereitstellen, etwa um digitale Kommunikation auf einem Kanal, aufweisend Leiter, die mit den Anschlüssen 120A und 120B gekoppelt sind, zu ermöglichen, etwa gleichzeitig mit anderer Anregung, Messung oder kombinierter Anregung und Messung auf dem Kanal.
2 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 200 dar, etwa ein integriertes Schaltungspaket 202 aufweisend, die einen ausbildbaren Kanal 240 definiert, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, verschiedene Betriebsmodi bereitzustellen. Im ausführlichen Beispiel aus 2 kann das integrierte Schaltungspaket 202 eine monolithische Schaltung mit verschiedenen funktionalen Blöcken aufweisen. Solche Blöcke können eine Bezugsschaltung 260, eine Oszillatorschaltung 254, eine Rücksetzverwaltungsschaltung 256, eine Kommunikationsschnittstellenschaltung 252 (z. B. eine serielles peripheres Schnittstellenprotokoll (SPI, Serial Peripheral Interface) oder ein anderes Protokoll unterstützend) und eine Pegelumsetzschaltung 266 aufweisen. Eine ausbildbare Ansteuerschaltung, wie in Bezug auf andere Beispiele hierin erwähnt, kann eine Digital-zu-Analog-Wandlerschaltung 242 aufweisen, etwa mit einer 16-Bit-Auflösung oder einer anderen Auflösung, gekoppelt mit einer Fehlerverstärkerschaltung 244. Eine Rückmeldeschaltung 282 kann einen Eingang für die Fehlerverstärkerschaltung 244 bereitstellen, sodass die ausbildbare Ansteuerschaltung eine(n) gewünschte(n) Ausgangsspannung oder -strom in Abhängigkeit vom Betriebsmodus der Schnittstellenschaltung 200 aufrechterhält. Für einen Betriebsmodus mit digitalem Ausgang kann eine Schaltertreiberschaltung 262 eingeschlossen werden, etwa zum Ansteuern eines Schalters (z. B. eines Transistors 264) außerhalb des integrierten Schaltungspakets 202. Eine gemeinsam genutzte positive Versorgungsspannung AVdd kann mit einem oder mehreren Teilen der Schnittstellenschaltung 200 gekoppelt sein. Die Schnittstellenschaltung 200 kann mehrere Bezugs- oder Massedomänen unterstützen, etwa einen ersten Bezugsknoten 274 aufweisen, etwa mit AVss gekoppelt, und einen separaten Masseknoten, etwa mit dem zweiten Anschluss 220B gekoppelt.
In dem veranschaulichenden Beispiel aus 2 kann eine ausbildbare Messschaltung verschiedene Elemente aufweisen, wie etwa eine Vergleicherschaltung 280 mit Eingängen, die mit einem Eingangsknoten und einer programmierbaren Digital-zu-Analog-Wandlerschaltung (DAC) 258 gekoppelt sind. Der Eingangsknoten kann mit einem ersten Knoten eines externen Erfassungswiderstands 212 gekoppelt sein (oder der Erfassungswiderstand kann in das gemeinsam genutzte integrierte Schaltungspaket 202 eingeschlossen sein). Ein separater voll-differenzieller Messpfad kann bereitgestellt werden, etwa Pufferschaltungen 284A und 284B in Reihe mit entsprechenden Multiplexerschaltungen 288A und 288B aufweisend. Auf diese Weise kann ein differenzieller Verstärker mit programmierbarer Verstärkung 276 über mehrere Messkanäle gemeinsam genutzt werden unter Verwendung der entsprechenden Multiplexerschaltungen 288A und 288B. Ein differenzieller Ausgang des differenziellen Verstärkers mit programmierbarer Verstärkung 276 kann einer Präzisions-Analog-zu-Digital-Wandlerschaltung (ADC) 268 bereitgestellt werden, etwa eine 16-Bit-Auflösung, eine 24-Bit-Auflösung oder eine andere vorgegebene Bitauflösung bereitstellend.
Wie im Beispiel aus 1 kann lediglich ein einzelner Widerstand 212 mit einem ausbildbaren Kanal gekoppelt sein, etwa um Stromeinstellung (z. B. Steuerung), Strommessung und/oder Spannungsmessung bereitzustellen, ohne dass ein separater Kalibrierungswiderstand erforderlich ist. Der Wert von Widerstand 212 kann kleiner als 100 Ohm sein, und separate Reihenschutzwiderstände sind nicht erforderlich. Die hier beschriebenen Beispiele, wie etwa in 2 gezeigt, können verschiedene Schutzschemata aufweisen, um Schaden zu verhindern, wenn eine Spannungsabweichung am ersten Anschluss 220A und/oder am zweiten Anschluss 220B auftritt. In einem Beispiel kann eine externe Klemmenschaltung 270, etwa eine oder mehrere Dioden aufweisend, über den Anschlüssen 220A und 220B platziert sein (entsprechend den Knoten IO_P und IOGND). Ein Kondensator 278 kann über den Anschlüssen 220A und 220B platziert sein, zusätzlich oder anstelle von Klemmenschaltung 270.
In einem Beispiel können verschiedene „On-Chip-“Schutzschaltungen, wie etwa Strombegrenzungsschaltung 246 an einem Ausgang der Verstärkerschaltung 244, oder eine oder mehrere Reihenschutzschaltungen, wie etwa Schutzschaltung 248 an einem Ausgang der Ansteuerschaltung, oder Schutzschaltungen 286A und 286B an den Eingängen der Rückmeldeschaltung 282 oder andere Schaltungen, eingeschlossen sein. Die Schutzschaltung 248 oder Schaltungen 286A und 286B können die Fehlerschutzschaltungen, die von Analog Devices, Inc. (Norwood, MA, USA) in Schaltkreis ADG5462F verfügbar sind, aufweisen oder in einer ähnlichen Weise umgesetzt sein, etwa Einklinkimmunität aufweisend, einen Betriebswiderstand von weniger als 10 Ohm aufweisend und Immunität gegen elektrostatische Entladungsereignisse mit 4 kV unter Verwendung eines HBM (Human Body Model) aufweisend, zusammen mit Überspannungsschutz, der von negativen Spannungen von -40 V oder negativeren Spannungen bis +40 V oder positiveren Spannungen relativ zu einer Bezugsspannung reicht. Solche Schutzschaltungen können allgemein als „Kanalschutzvorrichtungen“ bezeichnet werden.
3 stellt allgemein ein anderes veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 300 dar, etwa ein integriertes Schaltungspaket 202 aufweisend, die einen ausbildbaren Kanal definiert, wobei der Kanal dazu ausgebildet ist, verschiedene Betriebsmodi bereitzustellen, einschließlich Bereitstellen einer Ansteuerschaltung und einer oder mehrerer externer Schutzschaltungen. Die Schnittstellenschaltung 300 kann ähnlich den in 1 und 2 gezeigten Beispielen sein, etwa eine Kommunikationsschnittstellenschaltung 252, eine Oszillatorschaltung 254, eine Rücksetzverwaltungsschaltung 256, eine Bezugsschaltung 260, eine oder mehrere Pegelumsetzerschaltungen 266, eine DAC 242, eine Fehlerverstärkerschaltung 244, eine Rückmeldeschaltung 282, Pufferschaltungen 284A und 284B, Multiplexerschaltungen 288A und 288B, einen differenziellen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung 276, einen Präzisions-ADC 268, eine Vergleicherschaltung 280 und eine DAC mit Schwellenauswahl 258 aufweisend. Die Schaltung 300 kann einen externen Schalter (z. B. einen Transistor 264) für einen Betriebsmodus mit digitalem Spannungsausgang aufweisen, etwa angesteuert durch eine Schaltertreiberschaltung 262, einen externen Widerstand 212 und Anschlüsse 220A und 220B. Wie im Beispiel aus 1 und 2 können verschiedene Schutzschemata verwendet werden. In der Schnittstellenschaltung 300 aus 3 können eine Klemmenschaltung 270 und Kondensator 278 über den Anschlüssen 220A und 220B bereitgestellt werden.
Eine oder mehrere externe Schutzschaltungen können verwendet werden, etwa erste und zweite Dioden 390A und 390B entlang Stromquellen- und - senkenpfaden. Die Dioden 390A und 390B können durch eine oder mehrere Schutzschaltungen auf dem Chip oder außerhalb des Chips ersetzt werden, etwa eine oder mehrere Kanalschutzvorrichtungen mit einer Struktur ähnlich der oben erwähnten Vorrichtung ADG5462F. Wenn ein einzelner Ausgangskontakt verwendet wird (wie im Beispiel von 2), kann eine einzelne Diode oder Kanalschutzvorrichtung verwendet werden, wie in 2 gezeigt (z. B. wie gezeigt an der Position der Schutzschaltung 248 in 2 oder außerhalb des integrierten Schaltungspakets 202 aus 2). Verwenden von Schutzschaltungen, wie in 2 und 3 als veranschaulichende Beispiele gezeigt, kann Strom begrenzen, wenn ein Ausgangskontakt einer ins Positive oder ins Negative gehenden Spannungsabweichung ausgesetzt ist. Bezug nehmend auf 3 und im Kontrast zu 2 kann die Fehlerverstärkerschaltung 244 einen oder mehrere Ausgangstransistoren ansteuern, wie etwa einen ersten Transistor 392 oder einen zweiten Transistor 394. Die Schaltungspfade in Verbindung mit dem ersten Transistor 392 oder dem zweiten Transistor 394 können entsprechende Strombegrenzungsschaltungen 346A und 346B aufweisen.
4A stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 400A dar, etwa einen ausbildbaren Kanal zum Bereitstellen einer auswählbaren Impedanz unter Verwendung einer ersten auswählbaren Impedanzschaltung 410A und/oder einer zweiten auswählbaren Impedanzschaltung 410B aufweisend, wobei der ausbildbare Kanal angeordnet ist, um einen Betriebsmodus mit analoger Stromschleife zum Messen eines analogen Stroms bereitzustellen, wobei der Strom woanders erzeugt wird. Im Allgemeinen kann, im veranschaulichenden Beispiel aus 4A, die Schnittstellenschaltung 400A Strom, der von einer externen Feldvorrichtung, wie etwa einem mit den Anschlüssen 220A und 220B gekoppelten Sensor, durch den Widerstand 212 (Rsense) gezwungen wird, leiten. Die Strombegrenzungsschaltung 346B kann einen Pfad für den gewzungenen Strom bereitstellen, und eine Spannung, die über dem Erfassungswiderstand 212 entsteht, kann unter Verwendung der Signalkette des Präzisions-ADC 268 gemessen werden. Die auswählbare Impedanzschaltung 410B kann zwei Betriebsmodi bereitstellen, einschließlich eines Modus mit gesteuerter Impedanz, wobei eine Kombination aus dem Widerstand auf dem Chip, der durch die auswählbare Impedanzschaltung 410B bereitgestellt wird, und dem Widerstand 212 eine Längsimpedanz innerhalb eines vorgegebenen Bereichs präsentiert. Beispielsweise kann der vorgegebene Bereich einen Bereich von etwa 230 Ohm bis etwa 600 Ohm einschließen, wie etwa in Bezug auf das HART-Protokoll (Highway Addressable Remote Transducer) oder ein anderes digitales Kommunikationsschema definiert. Auf diese Weise kann die analoge Strommessung, die durch Messen der Spannung über dem Widerstand 212 bereitgestellt wird, gleichzeitig mit der digitalen Kommunikation stattfinden, die über den durch die Anschlüsse 220A und 220B definierten Kanal gelagert ist, etwa digitale Kommunikation, wie durch ein HART-Modem 401 bereitgestellt, das kapazitiv mit dem analogen Strommesskanal gekoppelt ist. Der „Messpfad“, der in 4A veranschaulichend gezeigt wird, kann zusätzlich oder alternativ dazu verwendet werden, um eine Ausgangsspannung zu messen, die an einem der Anschlüsse von Widerstand 212 entwickelt wird, etwa mit Bezug auf Masse oder eine andere Bezugsspannung.
Mit Bezug auf das HART-Protokoll erlaubt, allgemein gesprochen, das HART-Protokoll, dass ein Wechselstrom-Kommunikationssignal (AC, Alternating Current) über ein analoges Stromsignal mit 4-20 mA und niedrigerer Frequenz gelegt wird. Eine Schnittstellenschaltung entsprechend den Beispielen hierin kann die Stromschleife mit 4-20 mA messen oder ansteuern, während gleichzeitig eine HART-Transaktion (z. B. Senden/Empfangen) stattfindet. Eine Vorrichtung mit „niedriger Impedanz“ im Kontext des HART-Protokolls kann sich auf eine Vorrichtung beziehen, die einen analogen Strom im Bereich von 4-20 mA misst, während ein HART-Senden/Empfangen stattfindet. Die Phrase „niedrige Impedanz“ im Kontext des HART-Protokolls kann sich auf eine gesteuerte Impedanz zwischen 230 und 600 Ohm beziehen. In Anwendungen, bei denen ein Strommesskanal nicht gleichzeitig mit HART-Kommunikation verwendet wird, ist eine niedrigere Impedanz im Allgemeinen erwünscht, wie etwa eine Mindestimpedanz von weniger als 230 Ohm, wie für HART vorgegeben. Entsprechend können die Beispiele aus 4A und 4B sowie andere Beispiele hierin eine auswählbare „Abschlussimpedanz“ aufweisen, wie oben und unten beschrieben wird.
4B stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 400B dar, wie etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, der dazu ausgebildet ist, eine auswählbare Impedanz unter Verwendung einer ersten und/oder zweiten auswählbaren Impedanzschaltung 410A bzw. 410B bereitzustellen, wobei der ausbildbare Kanal angeordnet ist, um einen Betriebsmodus mit analoger Stromschleife bereitzustellen, bei dem die Leistung für den Schleifenstrom durch die Schnittstellenschaltung 400B bereitgestellt wird. 4B kann eine ähnliche Schaltungstopologie aufweisen, wie das Beispiel aus 4A, aber im Betriebsmodus aus 4B zwingt die Schnittstellenschaltung 400B eine Spannung annähernd AVdd auf den Widerstand 212. Der IR-Abfall, der durch den Erfassungswiderstand bereitgestellt wird, kann verwendet werden, um den maximalen Strom zu begrenzen, der von der Schnittstellenschaltung 400B beschafft wird, etwa zusätzlich zu einer Strombegrenzungsschaltung 346A oder anstelle der Begrenzungsschaltung 346A, und geschlossene Regelung kann unter Verwendung des Rückmeldepfads bereitgestellt werden, der durch die Fehlerverstärkerschaltung 244 gezeigt wird. Der Widerstand 212 kann gleichzeitig verwendet werden, um den Strom zu messen, etwa unter Verwendung des angezeigten „Messpfads“ unter Verwendung der Signalkette des Präzisions-ADC 268 in einer Weise ähnlich dem Beispiel in 4A. Zusätzlich oder stattdessen kann eine Spannung, die sich an einem Anschluss des Widerstands 212 entwickelt hat, unter Verwendung des Messpfads gemessen werden. In den Beispielen aus 4A und 4B ist eine ausführlichere Rückmeldeverstärkertopologie 482 als ein veranschaulichendes Beispiel gezeigt.
Für analoge Strommessungen, bei denen eine auswählbare Impedanz nicht erforderlich ist (z. B. Nicht-HART-Umsetzungen), kann die Längsimpedanz, die durch die auswählbaren Impedanzschaltungen 410A und 410B bereitgestellt wird, durch einen Schalter (z. B. einen parallelen Transistor, wie in jeder Schaltung 410A und 410B gezeigt) umgangen werden, oder die auswählbaren Impedanzschaltungen 410A und 410B können ausgelassen werden. Wenn die auswählbaren Impedanzschaltungen 410A und 410B umgangen werden, kann die Impedanz, die durch die Schnittstellenschaltung 400A des Betriebsmodus aus 4A oder die Schnittstellenschaltung 400B des Betriebsmodus aus 4B präsentiert wird, eine niedrigere Impedanz sein, etwa kleiner als etwa 100 Ohm, aber einen Nicht-Nullwert und einen Beitrag vom Widerstand 212 aufweisend.
5 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 500 dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, der dazu ausgebildet ist, einen analogen Stromausgangsmodus bereitzustellen, einschließlich Erzeugen eines vorgegebenen analogen Ausgangsstroms. In einer Weise ähnlich dem Betriebsmodus aus 4B kann ein High-Side-Schalter 392 verwendet werden, um einen Anschluss des Widerstands 212 mit dem AVdd-Knoten zu koppeln. Im Kontrast zu 4B kann, anstatt lediglich den Strom durch Überwachen der Spannung über dem Widerstand 212 zu überwachen und den durch eine Feldvorrichtung gedrosselten Strom zu messen, die Fehlerverstärkerschaltung 244 in Kombination mit der Rückmeldeschaltung 482 für den High-Side-Schalter verwendet werden, um einen vorgegebenen analogen Ausgangsstrom an eine Feldvorrichtung einzurichten. Wie in anderen hier beschriebenen Beispielen kann der Messpfad Verwendung des Präzisions-ADC 268 einschließen, etwa zum Überwachen einer Spannung über dem Widerstand 212, oder zum Überwachen einer Ausgangsspannung der Schnittstellenschaltung 500, etwa bei einem Knoten des Widerstands, der mit dem Ausgangsanschluss 220A hinsichtlich eines Bezugs gekoppelt ist (z. B. ein Masseknoten, der mit Anschluss 220B gekoppelt ist).
6A stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 600A dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, um einen digitalen Logikpegel-Spannungseingangsmodus bereitzustellen, um ein digitales Eingangssignal zu detektieren. Im Beispiel aus 6A sind zwei Pfade verfügbar, um Detektion eines digitalen Eingangssignals für einen Spannungsmodus bereitzustellen. Ein erster Pfad kann Leiten einer Spannung an einem Knoten des Widerstands 212 zur Schwellenvergleicherschaltung 280 einschließen. Eine Vielzahl von unterschiedlichen digitalen Signalisierungsschemata kann detektiert werden, etwa unter Verwendung einer programmierbaren Schwelle, die durch die Schwellenauswahl-DAC 258 bereitgestellt wird. Alternativ oder zusätzlich kann der Eingangskanal für differenzielle Messung in einer einseitigen Weise betrieben werden (z. B. durch Koppeln eines der Eingangsanschlüsse mit Masse unter Verwendung der Multiplexerschaltung 288A), und eine Eingangsspannung kann unter Verwendung der Signalkette des Präzisions-ADC 268 gemessen oder digitalisiert werden.
6B stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 600B dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, um einen digitalen Logikpegel-Stromeingangsmodus bereitzustellen, und insbesondere, wo der ausbildbare Kanal dazu ausgebildet ist, einen Strombetriebsmodus bereitzustellen, bei dem die Leistung für den Schleifenstrom durch die Schnittstellenschaltung 600B bereitgestellt wird. In einer Weise ähnlich dem Betriebsmodus aus 4B kann ein High-Side-Schalter 392 verwendet werden, um einen Anschluss des Widerstands 212 mit dem AVdd-Knoten zu koppeln. Wenn die Feldvorrichtung eine mit der Schnittstellenschaltung 600B gekoppelte Stromschleife unterbricht, kann eine Spannung an einem Anschluss des Widerstands 212 zur Vergleicherschaltung 280 geleitet werden. Die Rückmeldeschaltung 482 kann verwendet werden, um Rückmeldung bereitzustellen, etwa für ein geschlossenes strombegrenzendes Schema. Optional kann ein Wert des digitalen Eingangsstroms gemessen werden, etwa unter Verwendung der Signalkette des Präzisions-ADC 268. Wie in anderen hier beschriebenen Beispielen beschränkt der Betriebsmodus, der im Beispiel aus 6B dargestellt ist, den Großteil des Stroms auf einen Pfad durch den High-Side-Schalter 392 einer ausbildbaren Treiberschaltung. Die Rückmelde- und Messpfade tragen einen Strom mit einem Wert in einer Größenordnung kleiner als der Stromquellen- oder -senkenpfad durch die Ansteuerschaltung.
7 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 700 dar, die dazu ausgebildet ist, einen digitalen Ausgangsmodus bereitzustellen, um einen Strom durch den Ausgangsanschluss 220A zu zwingen. Die Schnittstellenschaltung 700 kann eine Schaltertreiberschaltung 262 aufweisen, etwa mit einem Schalter gekoppelt (z. B. ein PMOS-Transistor 264), der sich außerhalb des integrierten Schaltungspakets 202 der Schnittstellenschaltung 700 befindet. Der Transistor 264 kann einen Strom durch eine Schleife einschließlich des Knotens IO_P am ersten Anschluss 220A zwingen und kann einen durch den zweiten Anschluss 220B bereitgestellten Rückkehrpfad verwenden. Eine Spannung, die sich am Ausgangsknoten IO_P, der mit dem ersten Anschluss 220A verbunden ist, entwickelt hat, kann überwacht werden, etwa durch Koppeln eines Anschlusses des Widerstands mit der Messsignalkette des Präzisions-ADC 268 und Messen der Spannung bezüglich des Masseknotens (in einer Weise ähnlich dem Beispiel aus 6A).
8 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 800 dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, um einen analogen Spannungseingangsmodus bereitzustellen, um eine analoge Eingangsspannung zu messen. In einer Weise ähnlich 6A und 7 kann eine Spannung, die am Ausgangsknoten IO_P bereitgestellt wird, überwacht werden, etwa durch Koppeln eines Anschlusses des Widerstands mit der Messsignalkette des Präzisions-ADC 268 und Messen der Spannung bezüglich des Masseknotens.
9 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 900 dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, der dazu ausgebildet ist, einen analogen Spannungsausgangsmodus bereitzustellen, um eine vorgegebene analoge Ausgangsspannung am Knoten IO_P relativ zum Knoten IOGND zu erzeugen. Ein Rückmeldepfad durch die Rückmeldeschaltung 482 zur Fehlerverstärkerschaltung 244 kann verwendet werden, um die Ausgangsspannung zu regeln, die sich an einem Anschluss des Widerstands 212, der mit dem Knoten IO_P gekoppelt ist, entwickelt. Der Ausgangsstrom und/oder die Ausgangsspannung können durch die Messschaltung gespeist werden, wie in 9 gezeigt, unter Verwendung der Signalkette des Präzisions-ADC 268. Wenn die Ausgangsspannung überwacht wird, kann die Signalkette des ADC 268 dazu ausgebildet sein, eine einseitige Messung der Spannung am IO_P-Anschluss 220A relativ zu IOGND durchzuführen. In einem anderen Beispiel kann der Spannungsabfall über dem Widerstand 212 verwendet werden, um den Ausgangsstrom zu überwachen, wenn eine vorgegebene analoge Ausgangsspannung bereitgestellt wird.
10 stellt allgemein ein veranschaulichendes Beispiel einer Schnittstellenschaltung 1000 dar, etwa einen ausbildbaren Kanal aufweisend, um einen Widerstandsmessmodus bereitzustellen, etwa für einen Temperaturmessmodus, etwa wenn der Kanal mit einem Widerstands-Temperaturdetektor (RTD, Resistance Temperature Detector) gekoppelt ist. Als ein veranschaulichendes Beispiel können die High- und Low-Side-Schalter 392 und 394 angesteuert werden, um eine vorgegeben Ausgangsspannung an einem ersten Anschluss des Widerstands 212 einzurichten (z. B. einem Anschluss gegenüber dem Knoten IO_P). Die Spannung kann unter Verwendung eines Rückmeldepfads, der durch die Rückmeldeschaltung 482 und die Fehlerverstärkerschaltung 244 bereitgestellt wird, geregelt werden. Ein Spannungsabfall über dem Widerstand 212 kann unter Verwendung der Messschaltung beobachtet werden, etwa durch Verwenden der Signalkette des Präzisions-ADC 268. Die Steuerschaltung kann einen gemessenen Widerstand unter Verwendung von Informationen über die programmierte Ausgangsspannung und die gemessene Spannung an einem Anschluss des Widerstands 212 gegenüber dem Ausgang bestimmen, zusammen mit einem bekannten Wert für den Widerstand 212. Ähnliche Techniken können für 3- oder 4-polige RTD-Messungen verwendet werden, etwa um einen Widerstandsbeitrag von der Verkabelung oder anderen Verbindungen, die zu einem RTD-Wandler führen, zu nullen. Beispielsweise können zusätzliche Eingangspfade des ADC 268 verwendet werden, und eine Reihe von Messungen kann durchgeführt werden, um einen Widerstandsbeitrag zu extrahieren, der durch den RTD-Wandler bereitgestellt wird. Die Steuerschaltung kann einen Betriebsmodus aufweisen, bei dem ein gemessener Widerstandswert in einen Temperaturwert entsprechend dem Typ des eingesetzten Wandlers umgewandelt wird.
Die vorliegenden Erfinder haben, unter anderem, anerkannt, dass der Strom, der durch die Messzweige der Schnittstellenschaltungen, die in den obigen Beispielen gezeigt und beschrieben wurden, fließt, durch sehr niedrige Ströme begrenzt werden kann, etwa in der Größenordnung von einem Mikroampere. Verwenden einer ausbildbaren Ansteuerschaltung, die in der Lage ist, relativ hohe Ströme abzugeben und aufzunehmen (etwa größer als oder gleich etwa 1 Milliampere (mA), separat von der Messschaltung, vereinfacht Topologie und Betrieb der Schnittstellenschaltung, etwa durch Eliminieren einer Anforderung von gegen hohe Spannung tolerantes oder hohe Ströme tragendes Schalten oder Multiplexen innerhalb der Messsignalkette. Stattdessen kann Modusumschaltung erreicht werden durch Aktivieren oder Deaktivieren von Schaltungsblöcken in der Messkette oder Ansteuerschaltungssignalkette oder durch Verbinden verschiedener Knoten mit der Masse. Auf diese Weise können die Kosten und die Komplexität der Schnittstellenschaltung verringert werden (etwa durch Eliminieren von Schaltern, die eine große Fläche auf dem Die einnehmen), ohne dabei die Robustheit gegenüber Spannungsabweichungen zu opfern.
11 stellt allgemein eine Technik 1100 dar, etwa ein Verfahren, das Empfangen von Ausbildungsinformationen und Auswählen eines Betriebsmodus einer Schnittstellenschaltung aufweisen kann. Der Betriebsmodus der Schnittstellenschaltung kann einen oder mehrere der Betriebsmodi (und entsprechende Anordnungen von einer oder mehreren Anregungs-/Quellen-, Mess- oder Rückmeldepfaden) aufweisen, wie veranschaulichend in den Beispielen aus 4A, 4B, 5, 6A, 6B, 7, 8, 9 oder 10 gezeigt, und solche Betriebsmodi können ausgewählt werden, etwa durch Verwenden einer Steuerschaltung, die als ein Teil einer integrierten Schaltung eingeschlossen sein kann, die eine Schnittstellenschaltung oder ein Schnittstellensystem aufweist. In einem Beispiel kann die Steuerschaltung eine Ausbildungstabelle oder andere Ausbildungsinformationen aufweisen, die in Registern oder einer Speicherschaltung gespeichert sind. Beispielsweise können bei 1102 Ausbildungsinformationen durch eine Schnittstellenschaltung unter Verwendung einer digitalen Kommunikationsschnittstelle empfangen werden. Solche Ausbildungsinformationen können in Echtzeit oder Beinahe-Echtzeit verwendet werden, um die Schnittstellenschaltung auszubilden, oder solche Informationen können zur Verwendung beim Ausbilden der Schnittstellenschaltung gespeichert werden, wenn diese für eine bestimmte Anwendung bereitgestellt wird. In einem Beispiel kann, bei 1104, ein Strombetriebsmodus aus mindestens zwei verfügbaren Betriebsmodi ausgewählt werden.
Andere Betriebsmodi können einen analogen Stromausgangsmodus, einen digitalen Eingangsmodus unter Verwendung entweder logischer Spannungseingänge oder Strommodussignalisierung, einen digitalen Ausgangsmodus, einen analogen Spannungseingangsmodus, einen analogen Spannungsausgangsmodus und/oder einen Widerstandsmessmodus aufweisen. Bei 1106 kann, wenn Kompatibilität mit mit digitaler Signalisierung gleichzeitig mit analoger Strommessung erwünscht ist, eine durch die Schnittstellenschaltung bereitgestellte Impedanz ausgewählt werden, etwa um eine vorgegebene Impedanz bereitzustellen. Beispielsweise kann eine Impedanz aus mindestens zwei Impedanzbereichen ausgewählt werden, einschließlich eines ersten Bereichs 1108 von etwa 230 bis etwa 600 Ohm (z. B. für Kompatibilität mit HART-Protokoll-Signalisierung), oder eine niedrigere Impedanz 1110, etwa für Nicht-HART-Betriebsmodus. Bei 1112 kann ein Strom, der durch die Schnittstellenschaltung abgegeben oder aufgenommen wird, überwacht werden, etwa unter Verwendung eines einzelnen Widerstands sowohl für Stromüberwachung als auch Strombegrenzung.
Entsprechend verschiedenen Beispielen hierin können separate Pfade für Anregung, Rückmeldung und Messung verwendet werden. Beispielsweise kann, wie in verschiedenen Beispielen oben gezeigt und beschrieben, ein Stromquellen- oder -senkenpfad zum Bereitstellen von Anregung separat von einem analogen Rückmeldepfad sein, der verwendet wird, um eine solche Anregung zu regeln, und ein separater Messpfad kann verwendet werden, etwa zu einem Präzisions-Analog-zu-Digital-Wandler über einen voll differenziellen Verstärker mit programmierbarer Verstärkung geleitet.
12 stellt allgemein eine Technik 1200 dar, etwa ein Verfahren, das Erzeugen eines Abfragesignals an eine Feldvorrichtung bei 1202 und Empfangen von Informationen, die durch das Abfragesignal ausgelöst wurden 1204, etwa zur Verwendung beim Auswählen eines Betriebsmodus einer Schnittstellenschaltung aufweisen kann. Empfangene Informationen können eine gemessene Spannung, einen gemessenen Strom, einen gemessenen Widerstand oder eine Kombination von solchen Werten, bestimmt entsprechend einem Abfrageprotokoll, aufweisen. In einem Beispiel kann eine softwareumgesetzte oder firmwareumgesetzte Technik halbautomatische oder automatische Detektion einer Last, die mit Anschlüssen für einen bestimmten Kanal verbunden ist, aufweisen. Beispielsweise kann eine solche Technik automatisches Detektieren einer Falschverkabelungsbedingung (wie etwa eine Stromkreisunterbrechung, eine Kurzschlussbedingung oder eine Bedingung, bei der die Stromversorgungsverkabelung unbeabsichtigt mit einem oder mehreren Eingangs- oder Ausgangsanschlüssen verbunden ist) aufweisen.
Beispielsweise kann bei 1206 eine solche Technik Klassifizieren der Natur einer detektierten Feldvorrichtung und/oder Auffordern eines Nutzers, einen geeigneten Betriebsmodus für die Schnittstellenschaltung unter Verwenden der empfangenen Informationen auszuwählen, die durch das Abfragesignal ausgelöst wurden, aufweisen, etwa Umschalten zwischen einem strombasierten Betriebsmodus und einem spannungsbasierten Betriebsmodus. In einem Beispiel kann die Natur einer verbundenen Vorrichtung bei 1208 gemäß einer oder mehrerer weiterer Klassifizierungen klassifiziert werden, etwa als eine Stromkreisunterbrechungsbedingung, eine Kurzschlussbedingung und eine Zwischenwiderstands-Lastbedingung. Der Zwischenwiderstand kann weiter unterklassifiziert werden, etwa unter Verwendung von einem oder mehreren Teilbereichen innerhalb des Widerstandsbereichs entsprechend einer weiteren Klassifikation. Wenn eine Spannung oder ein Strom detektiert wird, kann eine weitere Klassifikation möglich sein. Eine solche Abfrage kann durch den Nutzer angewiesen sein oder kann automatisch durchgeführt werden, etwa während eines anfänglichen Einschaltens oder an vorgegebenen Intervallen während des Betriebs, etwa um Fehlerdetektion oder Fehlertoleranz im Fall einer Falschverkabelung oder eines Sensorausfalls bereitzustellen.
Verschiedene Anmerkungen
Jeder der nicht beschränkenden Aspekte, die in diesem Dokument beschrieben sind, kann für sich selbst stehen, oder kann mit verschiedenen Permutationen oder Kombinationen mit einem oder mehreren der anderen Aspekte oder anderen Gegenstände, die in diesem Dokument beschrieben sind, kombiniert werden.
Die obige ausführliche Beschreibung weist Bezüge auf die beigefügten Zeichnungen auf, die einen Teil der ausführlichen Beschreibung bilden. Die Zeichnungen zeigen, in Form einer Darstellung, spezifische Ausführungsformen, in denen die Erfindung umgesetzt sein kann. Diese Ausführungsformen werden allgemein auch als „Beispiele“ bezeichnet. Derartige Beispiele können zusätzlich zu den gezeigten oder beschriebenen Elementen weitere Elemente einschließen. Allerdings ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, in denen nur diese gezeigten oder beschriebenen Elemente bereitgestellt sind. Darüber hinaus ziehen die vorliegenden Erfinder auch Beispiele in Betracht, die jede Kombination oder Permutation der gezeigten oder beschriebenen Elemente (oder einen oder mehrere Aspekte davon), entweder mit Bezug auf ein bestimmtes Beispiel (oder einen oder mehrere Aspekte davon) oder mit Bezug auf andere hier gezeigte oder beschriebene Beispiele (oder einen oder mehrere Aspekte davon), verwenden.
Im Falle von inkonsistenten Verwendungen zwischen diesem Dokument und jedem durch Bezugnahme so inbegriffenen Dokument hat die Verwendung in diesem Dokument Vorrang.
In diesem Dokument wird der Begriff „ein/eine“ verwendet, wie es in Patentdokumenten üblich ist, um eins oder mehr als eins einzuschließen, unabhängig von anderen Fällen oder Verwendungen von „mindestens ein/eine“ oder „ein/eine oder mehrere“. In diesem Dokument wird der Begriff „oder“ verwendet, um sich auf ein nicht-exklusives Oder zu beziehen, sodass „A oder B“ umfasst: „A, aber nicht B“, „B, aber nicht A“ sowie „A und B“, sofern nicht anderweitig angezeigt. In diesem Dokument werden die Begriffe „aufweisend“ und „bei denen“ als direkte sprachliche Äquivalente zu den entsprechenden Begriffen „umfassend“ bzw. „wobei“ verwendet. Außerdem sind in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „aufweisend“ und „umfassend“ offen, das heißt, dass ein System, eine Vorrichtung, ein Artikel, eine Zusammensetzung, eine Formulierung oder ein Prozess, die bzw. der Elemente zusätzlich zu den nach einem solchen Begriff in einem Anspruch aufgeführten umfasst, immer noch als in den Schutzbereich dieses Anspruchs fallend betrachtet wird. Darüber hinaus werden in den folgenden Ansprüchen die Begriffe „erste(r)“, „zweite(r)“, „dritte(r)“ usw. lediglich als Bezeichnungen verwendet und dienen nicht dazu, numerische Anforderungen an ihre Objekte zu stellen.
Hier beschriebene Verfahrensbeispiele können zumindest teilweise maschinen- oder computerumgesetzt sein. Einige Beispiele können ein computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium aufweisen, das mit Anweisungen codiert ist, die betreibbar sind, um eine elektronische Vorrichtung dazu auszulegen, Verfahren durchzuführen, wie in den obigen Beispielen beschrieben. Eine Umsetzung solcher Verfahren kann Code umfassen, wie etwa Mikrocode, Assemblersprachcode, einen höheren Sprachcode oder ähnliches. Ein solcher Code kann computerlesbare Anweisungen zum Durchführen verschiedener Verfahren aufweisen. Der Code kann Teile von Computerprogrammprodukten bilden. Ferner kann, in einem Beispiel, der Code greifbar auf einem oder mehreren flüchtigen, nicht-flüchtigen oder nicht-flüchtigen greifbaren computerlesbaren Medien gespeichert werden, wie etwa während der Ausführung oder zu anderen Zeiten. Beispiele dieser greifbaren computerlesbaren Medien können, unter anderem, Festplatten, entfernbare magnetische Platten, entfernbare optische Platten (z. B. Compact Disks und Digital Video Disks), magnetische Kassetten, Speicherkarten oder Sticks, Direktzugriffsspeicher (RAMs, Random Access Memories), Nur-Lese-Speicher (ROMs, Read Only Memories) und ähnliches umfassen.
Die vorstehende Beschreibung soll veranschaulichend sein, und nicht einschränkend. Zum Beispiel können die vorstehend beschriebenen Beispiele (oder einer oder mehrere Aspekte davon) in Kombination miteinander verwendet werden. Andere Ausführungsformen können, etwa durch Durchschnittsfachleute, bei Durchsicht der obigen Beschreibung verwendet werden. Die Zusammenfassung wird bereitgestellt, um dem Leser zu ermöglichen, schnell die Natur der technischen Offenbarung zu erfassen. Sie wird in dem Verständnis vorgelegt, dass sie nicht dazu verwendet werden wird, den Schutzumfang und die Bedeutung der Ansprüche einzuschränken. Außerdem können in der obigen ausführlichen Beschreibung verschiedene Merkmale zusammen gruppiert werden, um die Offenbarung zu straffen. Dies ist nicht als beabsichtigend aufzufassen, dass ein nicht beanspruchtes offenbartes Merkmal wesentlich für einen beliebigen Anspruch ist. Stattdessen kann der erfindungsgemäße Gegenstand in weniger als allen Merkmalen einer bestimmten offenbarten Ausführungsform liegen. Daher sind die folgenden Ansprüche hiermit als Beispiele oder Ausführungsformen in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich selbst als eine separate Ausführungsform steht, und es wird in Betracht gezogen, dass solche Ausführungsformen in verschiedenen Kombinationen oder Permutationen miteinander kombiniert werden können. Der Schutzumfang der Erfindung ist mit Bezug auf die beigefügten Ansprüche zu bestimmen, zusammen mit dem vollen Umfang von Äquivalenten, zu denen diese Ansprüche berechtigt sind.
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 Patentliteratur

US 62306882 [0001]
US 62377770 [0001]

Claims

Ausbildbare Schnittstellenschaltung, die auswählbare Betriebsmodi unterstützt, einschließlich Modi für analoge Messung und analogen Ausgang auf einem ausbildbaren Kanal, mit zumindest einer Feldvorrichtung koppelbar, wobei die Schnittstellenschaltung Folgendes aufweist: eine integrierte Schaltung, aufweisend: eine ausbildbare Ansteuerschaltung, einschließlich eines Strombetriebsmodus, wobei ein Widerstand mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist, wobei der Widerstand ein Strommesselement und ein Stromsteuerelement bereitstellen soll; und eine ausbildbare Messschaltung, dazu ausgebildet, unter Verwendung des Widerstands, einen Strom, der von einer Feldvorrichtung durch die ausbildbare Ansteuerschaltung gezwungen wird, zu überwachen, wobei der Widerstand mit der ausbildbaren Ansteuerschaltung und der ausbildbaren Messschaltung gekoppelt ist; wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung und die ausbildbare Messschaltung den ausbildbaren Kanal definieren.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach Anspruch 1, wobei, im Strombetriebsmodus, ein Strompfad, der die ausbildbare Ansteuerschaltung durchläuft, eingerichtet ist, um einen erzwungenen Strom mit einer Wertgrößenordnung höher als ein Messstrom, der durch die ausbildbare Messschaltung gekoppelt ist, zu tragen.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung dazu ausgebildet ist, eine auswählbare Impedanz zumindest teilweise unter Verwendung einer zweiten resistiven Vorrichtung, die als ein Teil der integrierten Schaltung enthalten ist, bereitzustellen, wobei die zweite resistive Vorrichtung separat von dem Widerstand ist und angeordnet ist, um gezielt unter Verwendung eines Schalters umgangen zu werden.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach Anspruch 3, wobei die auswählbare Impedanz zwischen mindestens zwei Bereichen, einschließlich eines Bereichs mit gesteuerter Impedanz, umschaltbar ist, um den Strombetriebsmodus und gleichzeitige digitale Kommunikation zu ermöglichen, wenn ein digitales Kommunikationssignal über ein analoges Stromsignal, das mit der ausbildbaren Ansteuerschaltung gekoppelt ist, gelagert wird.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach Anspruch 4, wobei die mindestens zwei Bereiche einen Bereich mit niedrigerer Impedanz und den Bereich mit gesteuerter Impedanz aufweisen, wobei die auswählbare Impedanz einen Beitrag von dem Widerstand sowohl im Bereich mit niedrigerer Impedanz als auch im Bereich mit gesteuerter Impedanz aufweist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Bereich mit gesteuerter Impedanz vorgegeben ist, um einen vorgegebenen Längsimpedanzwert aus einem Bereich zwischen etwa 230 bis etwa 600 Ohm darzustellen.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach Anspruch 4, wobei die auswählbare Impedanz einen Bereich mit niedrigerer Impedanz aufweist, der vorgegeben ist, um einen Längsimpedanzwert kleiner als etwa 100 Ohm, aber einschließlich eines Nicht-Null-Widerstandsbeitrags vom Widerstand, darzustellen, wenn die Ansteuerschaltung im Strombetriebsmodus ausgebildet ist und der Bereich mit niedrigerer Impedanz ausgewählt ist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung einen angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei ein Strom von einem Stromversorgungsknoten der Schnittstellenschaltung zugeführt wird, und einen nicht angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei der Strom von einer separaten Stromversorgung in Verbindung mit der Feldvorrichtung zugeführt wird, aufweist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, aufweisend einen digitalen Ausgang separat von der ausbildbaren Ansteuerschaltung, wobei der digitale Ausgang dazu ausgebildet ist, ein digitales Signal an einem Anschluss des Widerstands anzusteuern, wenn die Schnittstellenschaltung in einem Betriebsmodus mit digitalem Ausgang ausgebildet ist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung einen Spannungsbetriebsmodus aufweist; und wobei die ausbildbare Messschaltung dazu ausgebildet ist, die durch die ausbildbare Ansteuerschaltung bereitgestellte Spannung an einem Anschluss des Widerstands zu überwachen.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der ausbildbare Kanal einen ersten Kanal aufweist; und wobei die ausbildbare Schnittstellenschaltung mindestens zwei Kanäle, einschließlich des ersten Kanals, aufweist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach Anspruch 11, die ferner den Widerstand aufweist; wobei der Widerstand ein einzelner Widerstand in Verbindung mit dem ersten Kanal zur Verwendung sowohl als Stromsteuerelement als auch als Strommesselement ist; wobei eine Anzahl von lediglich einem einzelnen entsprechenden Widerstand mit jedem der mindestens zwei Kanäle verbunden ist.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Strombetriebsmodus unter mehreren auswählbaren Betriebsmodi enthalten ist, wobei die auswählbaren Betriebsmodi zumindest einen anderen Modus aufweisen, der aus der Liste ausgewählt ist, die aufweist: einen gesteuerten Stromausgangsmodus; einen gesteuerten Spannungsausgangsmodus; einen gesteuerten Spannungsmessmodus; einen Temperaturmessmodus; einen Widerstandsmessmodus; oder einen Kommunikationsmodus.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strombetriebsmodus unter mehreren auswählbaren Betriebsmodi enthalten ist; und wobei die ausbildbare Schnittstellenschaltung eine Steuerschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, die ausbildbare Schnittstellenschaltung zu steuern, um ein Abfragesignal an die Feldvorrichtung zu erzeugen und wobei, in Reaktion auf empfangene Informationen, die durch das Abfragesignal ausgelöst wurden, die Steuerschaltung dazu ausgebildet ist, zumindest eine Klasse entsprechend einer detektierten Feldvorrichtung zu bestimmen.
Ausbildbare Schnittstellenschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, eine digitale Schnittstelle und eine Steuerschaltung aufweisend, wobei die digitale Schnittstelle mit der ausbildbaren Ansteuerschaltung und der ausbildbaren Messschaltung gekoppelt ist, wobei die digitale Schnittstelle dazu ausgebildet ist, Ausbildungsinformationen zur Verwendung beim Auswählen eines Betriebsmodus der ausbildbaren Ansteuerschaltung und der ausbildbaren Messschaltung zu empfangen.
Ausbildbares Schnittstellensystem, das auswählbare Betriebsmodi unterstützt, einschließlich Modi für analoge Messung und analogen Ausgang auf einem ausbildbaren Kanal, mit zumindest einer Feldvorrichtung koppelbar, wobei das Schnittstellensystem Folgendes aufweist: einen Widerstand; eine integrierte Schaltung, aufweisend: eine ausbildbare Ansteuerschaltung, einschließlich eines Strombetriebsmodus, wobei ein Widerstand mit der Ansteuerschaltung gekoppelt ist, wobei der Widerstand ein Strommesselement und ein Stromsteuerelement bereitstellen soll; und eine ausbildbare Messschaltung, dazu ausgebildet, unter Verwendung des Widerstands, einen Strom, der von einer Feldvorrichtung durch die ausbildbare Ansteuerschaltung gezwungen wird, zu überwachen, wobei der Widerstand mit der ausbildbaren Ansteuerschaltung und der ausbildbaren Messschaltung gekoppelt ist; wobei, im Strombetriebsmodus, ein Strompfad, der die ausbildbare Ansteuerschaltung durchläuft, eingerichtet wird, um einen erzwungenen Strom mit einer Wertgrößenordnung höher als ein Messstrom, der durch die ausbildbare Messschaltung gekoppelt ist, zu tragen; und wobei die ausbildbare Ansteuerschaltung einen angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei ein Strom von einem Stromversorgungsknoten der Schnittstellenschaltung zugeführt wird, und einen nicht angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei der Strom von einer separaten Stromversorgung in Verbindung mit der Feldvorrichtung zugeführt wird, aufweist.
Ausbildbares Schnittstellensystem nach Anspruch 16, eine Reihenschutzschaltung aufweisend, die zwischen den Widerstand und die ausbildbare Ansteuerschaltung gekoppelt ist.
Verfahren zum Ausbilden einer Schnittstellenschaltung, die auswählbare Betriebsmodi unterstützt, einschließlich Modi für analoge Messung und analogen Ausgang auf einem ausbildbaren Kanal, mit zumindest einer Feldvorrichtung koppelbar, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Empfangen von Ausbildungsinformationen unter Verwendung einer digitalen Schnittstelle, die als ein Teil der Schnittstellenschaltung enthalten ist; Auswählen, in Reaktion auf Empfangen der Ausbildungsinformationen, eines Strombetriebsmodus für die Schnittstellenschaltung aus zwei oder mehr Betriebsmodi, einschließlich zumindest eines angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei ein Strom von einem Stromversorgungsknoten der Schnittstellenschaltung zugeführt wird, und eines nicht angetriebenen Strombetriebsmodus, wobei der Strom von einer separaten Stromversorgung in Verbindung mit der Feldvorrichtung zugeführt wird; und Überwachen, in Reaktion auf Empfangen der Ausbildungsinformationen und Verwenden der Schnittstellenschaltung, unter Verwendung des Widerstands, eines Stroms, der von einer Feldvorrichtung durch die Schnittstellenschaltung gezwungen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, das Folgendes aufweist: Erzeugen eines Abfragesignals an die Feldvorrichtung und, in Reaktion darauf, Empfangen von Informationen, die durch das Abfragesignal ausgelöst wurden; und Bestimmen von zumindest einer Klasse entsprechend einer detektierten Feldvorrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, wobei das Auswählen des Strombetriebsmodus Bereitstellen einer auswählbaren Impedanz zumindest teilweise unter Verwendung einer zweiten resistiven Vorrichtung, die als ein Teil der integrierten Schaltung enthalten ist, aufweist, wobei die zweite resistive Vorrichtung separat von dem Widerstand ist und angeordnet ist, um gezielt unter Verwendung eines Schalters umgangen zu werden.