DE112020005245T5

DE112020005245T5 - Signalverarbeitungsvorrichtung, Signalverarbeitungsverfahren und Signalverarbeitungsprogramm

Info

Publication number: DE112020005245T5
Application number: DE112020005245.1T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Emoto; Mitsuyuki Shirae
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-12-09
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-08-11
Also published as: JP2021093596A; CN114762301A; US20220385506A1; US11838157B2; WO2021117433A1; JP7455565B2; CN114762301B

Abstract

Eine Signalverarbeitungsvorrichtung ist vorgesehen mit: einer Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten zu erfassen, die einem Frequenzsignal entsprechen; einer Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz haben; einer ersten Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einer ersten Zeit und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu der ersten Zeit zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt um ein spezifiziertes Zeitintervall, das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz ist, vorgeschoben ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase auszugeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Realisierung einer Vorrichtung, die hybride Kommunikation (intelligente Kommunikation) wie HART-Kommunikation unterstützt.
HINTERGRUND
Konventionell ist ein hybrides Kommunikationsverfahren (intelligente Kommunikation) zur gleichzeitigen Übertragung mehrerer Signale durch Überlagerung eines digitalen Signals mit einem 4 mA bis 20 mA Analogsignal (Gleichstromsignal) bekannt, wie z.B. ein HART-Kommunikationsverfahren (Highway Addressable Remote Transducer) (z.B. Patentdokumente 1 bis 4). Konkret wird bei der HART-Kommunikation zum Beispiel ein analoges Gleichstromsignal, das einem Messwert oder einem Steuerwert entspricht und von einer Sendevorrichtung an eine Empfangsvorrichtung übertragen wird, von einem Modem mit einer Frequenz moduliert, die einem binären Wert von 0 oder 1 entspricht, um ein digitales Signal zu überlagern, und das überlagerte Signal wird an eine Signalleitung übertragen. Auf der Empfangsseite wird das digitale Signal von einem Modem aus der Frequenzkomponente des überlagerten Signals, das von der Signalleitung empfangen wird, reproduziert. Auf der anderen Seite wird das analoge Signal extrahiert, indem die Frequenzkomponente des überlagerten Signals durch einen Filter abgeschnitten wird.
Eine solche hybride Kommunikation erfolgt zwischen hybriden kommunikationsfähigen Vorrichtungen, zum Beispiel in der Prozessinstrumentierung einer Anlage. Die Anlage ist mit zahlreichen Feldvorrichtungen ausgestattet, darunter Messumformer (Messvorrichtung) wie Differenzdruckmessumformer und Temperaturmessumformer sowie Stellglieder wie Regelventile. Indem jede Feldvorrichtung über eine eigene Signalleitung mit einer Steuervorrichtung verbunden wird, werden analoge Signale zur Übermittlung von Messwerten wie Temperatur, Durchfluss und Druck, die von den Messvorrichtungen gemessen werden, und von Befehlswerten wie der Ventilöffnung an die Stellglieder über die Signalleitungen übertragen. Bei Anwendung der Hybridkommunikation auf die Kommunikation zwischen den Feldvorrichtungen und der Steuervorrichtung können durch Überlagerung der über die Signalleitungen übertragenen analogen Signale (Messsignale, Steuersignale) mit digitalen Signalen, die den Vorrichtungsinformationen, wie z. B. Wartungsinformationen, entsprechen, gleichzeitig Messwerte und Vorrichtungsinformationen übertragen werden.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentschrift 1: JP2013-149256A
Patentschrift 2: JP2011-50102A
Patentschrift 3: JP2014-178754A
Patentdokument 4: JP2012-199779A

ZUSAMMENFASSUNG
Zu lösende Probleme
Um eine Vorrichtung, wie z.B. die Feldvorrichtungen und die Steuervorrichtung, mit hybrider Kommunikation, wie z.B. HART-Kommunikation, kompatibel zu machen, ist es notwendig, eine Funktion in der Vorrichtung zu implementieren, um einen Signalwert (0 oder 1), der einer Frequenz zugeordnet ist, auf der Grundlage der Frequenz des Wechselstromsignals (Frequenzsignals), das dem Gleichstromsignal überlagert ist, zu bestimmen. Aus diesem Grund wird eine Hardware wie das oben beschriebene Modem in die Vorrichtung eingebaut, was Kosten verursacht. Zum Beispiel ist die Anlage mit zahlreichen Feldvorrichtungen ausgestattet, aber die Kosten steigen mit der Anzahl der Vorrichtungen, die die Hybridkommunikation unterstützen.
In Anbetracht der obigen Ausführungen besteht ein Ziel mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darin, eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Umwandlung eines Frequenzsignals in einen digitalen Wert bereitzustellen, die kostengünstiger hergestellt werden kann.
Lösung der Probleme
Eine Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher ist als die erste Frequenz, umfassend: eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten zu erfassen, die dem Frequenzsignal entsprechen; eine Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz haben; eine erste Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem ersten Zeitpunkt und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zum ersten Zeitpunkt zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt um ein spezifiziertes Zeitintervall, das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz ist, vorgeschoben ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase auszugeben.
Ein Signalverarbeitungsverfahren gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Signalverarbeitungsverfahren zum Verarbeiten eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher ist als die erste Frequenz, umfassend: einen Schritt des Erfassens von Signalwellenformdaten, die dem Frequenzsignal entsprechen; einen Schritt des Erzeugens einer Sinuswelle und einer Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten mit einer Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz; einen Schritt des Berechnens einer ersten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem ersten Zeitpunkt und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem ersten Zeitpunkt; einen Schritt des Berechnens einer zweiten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der um ein spezifiziertes Zeitintervall, das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz ist, vor dem ersten Zeitpunkt liegt, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt; und einen Schritt des Ausgebens eines Signalwerts des erfassten Frequenzsignals auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Ein Signalverarbeitungsprogramm gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Signalverarbeitungsprogramm zum Verarbeiten eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, konfiguriert, einen Computer zu veranlassen, Folgendes zu implementieren: eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten zu erfassen, die dem Frequenzsignal entsprechen; eine Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz haben; eine erste Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem ersten Zeitpunkt und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zum ersten Zeitpunkt zu berechnen; und eine zweite Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt um ein spezifiziertes Zeitintervall, das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz ist, vorgeschoben ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase auszugeben.
Vorteilhafte Effekte
Mindestens eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine Signalverarbeitungsvorrichtung zur Umwandlung eines Frequenzsignals in einen digitalen Wert bereit, die kostengünstiger hergestellt werden kann.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Eingangs-/Ausgangsmoduls einer Steuervorrichtung, die hybride Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verarbeitet.
2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Signalverarbeitungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Gleichstromsignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzsignal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein HART-Signal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist ein Diagramm, das ein Signalverarbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist jedoch beabsichtigt, dass Abmessungen, Materialien, Formen, relative Positionen und dergleichen von Komponenten, die in den Ausführungsformen beschrieben werden, nur als illustrativ zu verstehen sind und nicht dazu dienen, den Umfang der vorliegenden Erfindung einzuschränken, sofern sie nicht besonders gekennzeichnet sind.
So ist z. B. ein Ausdruck für eine relative oder absolute Anordnung wie „in einer Richtung“, „entlang einer Richtung“, „parallel“, „orthogonal“, „zentriert“, „konzentrisch“ und „koaxial“ nicht so auszulegen, dass er nur die Anordnung in einem streng wörtlichen Sinne bezeichnet, sondern auch einen Zustand einschließt, in dem die Anordnung relativ um eine Toleranz oder um einen Winkel oder einen Abstand verschoben ist, wodurch es möglich ist, dieselbe Funktion zu erreichen.
So ist z. B. ein Ausdruck wie „gleich“ und „einheitlich“ nicht so zu verstehen, dass er nur den Zustand angibt, in dem das Merkmal strikt gleich ist, sondern auch einen Zustand, in dem es eine Toleranz oder einen Unterschied gibt, mit dem dennoch die gleiche Funktion erreicht werden kann.
Darüber hinaus ist z. B. eine Form wie eine rechteckige Form oder eine zylindrische Form nicht nur als geometrisch strenge Form zu verstehen, sondern schließt auch eine Form mit Unebenheiten oder abgeschrägten Ecken innerhalb des Bereichs ein, in dem dieselbe Wirkung erzielt werden kann.
Andererseits sind Ausdrücke wie „umfassen“, „einschließen“, „haben“, „enthalten“ und „bilden“ nicht so zu verstehen, dass sie andere Komponenten ausschließen.
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Eingangs-/Ausgangsmoduls 7 einer Steuervorrichtung, die hybride Kommunikation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verarbeitet. 2 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Signalverarbeitungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Gleichstromsignal Hc gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein Frequenzsignal Ha gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für ein HART-Signal gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Wie in 1 gezeigt, ist eine Vorrichtung 9, die zur Hybridkommunikation fähig ist (Eingangs-/Ausgangsmodul 7 der Steuervorrichtung in 1), mit einer Signalverarbeitungsvorrichtung 1 versehen, die im Folgenden beschrieben wird. Die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung eines Frequenzsignals Ha, das in einem von der Vorrichtung 9 empfangenen Hybridsignal H enthalten ist, in einen digitalen Wert. Das Hybridsignal H (siehe 5) ist ein Signal, das durch Frequenzmodulation eines analogen Signals (Gleichstromsignal Hc) erzeugt wird, das unter Verwendung von Gleichstrom (DC) mit zwei Frequenzen übertragen wird, die für die Werte „0“ und „1“ gemäß einem zu übermittelnden digitalen Signal definiert sind, und wird durch Überlagerung eines Frequenzsignals Ha (siehe 4), das dem digitalen Signal entspricht, mit dem Gleichstromsignal Hc (siehe 3) erhalten.
Wenn die Vorrichtung 9, die eine Hybridkommunikation durchführt, das von einer anderen Vorrichtung 9 als Kommunikationspartner über eine die Vorrichtungen 9 verbindende Signalleitung L übertragene Hybridsignal H empfängt, wird eine Frequenzkomponente (Frequenzsignal Ha) aus dem Hybridsignal H extrahiert, und das Frequenzsignal Ha wird von der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 in einen digitalen Wert umgewandelt. Ferner wird das Gleichstromsignal Hc durch Entfernen der Frequenzkomponente (Frequenzsignal Ha) aus dem Hybridsignal H erhalten.
Konkret handelt es sich bei der Vorrichtung 9, die die Hybridkommunikation durchführt, beispielsweise um eine in der Anlage installierte Feldvorrichtung 91. Die Anlage ist mit zahlreichen Feldvorrichtungen 91 ausgestattet, darunter verschiedene Messvorrichtungen (Sensoren) zur Messung von Temperatur, Durchfluss und Druck sowie Stellglieder wie Regelventile (Ventil). Darüber hinaus ist jede Feldvorrichtung 91 über eine individuelle Signalleitung L mit einer Steuervorrichtung verbunden, die die Anlage steuert, z. B. einem verteilten Steuerungssystem (DCS). Das analoge Signal dient zur Übermittlung von Informationen (im Folgenden analoge Hauptinformation Da) über einen von der Messvorrichtung an die Steuervorrichtung übertragenen Messwert oder einen von der Steuervorrichtung an das Stellglied übertragenen Befehlswert (z. B. an das Ventil übertragener Ventilöffnungsbefehlswert). Genauer gesagt ist die analoge Hauptinformation Da mit Stromwerten von 4 mA bis 20 mA des Analogsignals verknüpft (gemappt), z. B. mit 4 mA für 0 % und 20 mA für 100 %, um die analoge Hauptinformation Da über das Analogsignal zu übermitteln.
Andererseits wird das digitale Signal zur Übermittlung von Informationen (im Folgenden digitale Zusatzinformationen Dd) über einen Prozesswert oder Vorrichtungsinformationen über die Vorrichtung, die die Quelle des digitalen Signals ist, wie die Identifikationsnummer der Messvorrichtung, die den Messwert gemessen hat, verwendet. Insbesondere werden verschiedene Frequenzen (erste Frequenz Fa und zweite Frequenz Fb, die später beschrieben werden) im Voraus digitalen Werten (0 oder 1) für Bits zugewiesen, die eine Bitfolge b bilden, die die digitale Zusatzinformation Dd anzeigt, und ein Frequenzsignal Ha, das dem Bitwert jedes Bits entspricht, das die Bitfolge b bildet, die die digitale Zusatzinformation Dd anzeigt, wird erzeugt (siehe 4), um das Bit der digitalen Zusatzinformation Dd auf dem Frequenzsignal Ha zu kommunizieren.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 so konfiguriert, dass sie eine HART-Kommunikation durchführt, die eine Art Hybridkommunikation ist. Bei der HART-Kommunikation, bei der 2,2 kHz und 1,2 kHz verwendet werden, um die digitalen Werte 0 bzw. 1 darzustellen, wird ein 4 mA bis 20 mA Gleichstrom-Analogsignal moduliert, um ein Hybridsignal H (HART-Signal) zu bilden, und das Hybridsignal H wird entsprechend der Bitfolge der digitalen Zusatzinformation Dd an die Signalleitung L übertragen.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 in ein Modul (Eingangs-/Ausgangsmodul) integriert, das die Steuervorrichtung der Anlage bildet. Das Eingabe-/Ausgabemodul 7 ist über eine Sende-/Empfangseinheit 71 mit der Signalleitung L verbunden, und das von der Feldvorrichtung 91, das der Kommunikationspartner in der HART-Kommunikation ist, an die Signalleitung L ausgegebene Hybridsignal H wird von der Sende-/Empfangseinheit 71 in das Eingabe-/Ausgabemodul 7 eingegeben. Die Sende-/Empfangseinheit 71 kann z.B. ein Transformator sein.
Die Sende-/Empfangseinheit 71 ist mit einer Sendeverarbeitungseinheit 72 und einer Empfangsverarbeitungseinheit 73 im Eingangs-/Ausgangsmodul 7 verbunden. Die Sendeverarbeitungseinheit 72 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, die analoge Hauptinformation Da und die digitale Zusatzinformation Dd, die von einer übergeordneten Funktion eingegeben (angefordert) wird, zu erfassen und das Hybridsignal H zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform ist die übergeordnete Funktion ein CPU-Modul (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung (DCS). Das CPU-Modul (nicht dargestellt) ist für die gesamte Berechnungsfunktion der Steuervorrichtung verantwortlich und verfügt über eine Berechnungseinheit zur Berechnung einer Ausgabe auf der Grundlage einer oder mehrerer Eingaben von mehreren Eingangs-/Ausgangsmodulen 7 und zur Ausgabe des Berechnungsergebnisses an das Zieleingangs-/Ausgangsmodul 7, usw.
Die Sendeverarbeitungseinheit 72 kann beispielsweise eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, elektrisch ein Gleichstromsignal Hc (Strom oder Spannung) zu erzeugen, das der analogen Hauptinformation Da entspricht, die von der übergeordneten Funktion eingegeben wird, eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, elektrisch ein Frequenzsignal Ha zu erzeugen, um die digitale Zusatzinformation Dd zu überlagern, die von der übergeordneten Funktion eingegeben wird, und einen Multiplexer, der mit den beiden Funktionseinheiten verbunden ist und konfiguriert ist, das Gleichstromsignal Hc und das Frequenzsignal Ha elektrisch zu überlagern, um eine kombinierte Welle (Hybridsignal H) auszugeben, sein. Der Multiplexer ist mit der Sende-/Empfangseinheit 71 verbunden. Alternativ kann das Gleichstromsignal Hc von einem Modem entsprechend dem Ausgang eines DA-Wandlers moduliert werden, der das Frequenzsignal Ha in das Gleichstromsignal Hc umwandelt, um das Hybridsignal H aus dem Gleichstromsignal Hc von 4 mA bis 20 mA mit der modulierten Wellenform zu synthetisieren.
Die Empfangsverarbeitungseinheit 73 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, die analoge Hauptinformation Da und die digitale Zusatzinformation Dd, die durch das Eingangshybridsignal H übermittelt werden, zu erfassen und sie an die übergeordnete Funktion zu übertragen. Die Empfangsverarbeitungseinheit 73 umfasst als Konfiguration zur Wiedergabe der analogen Hauptinformation Da aus dem Hybridsignal H ein Tiefpassfilter 74 zur Extraktion des Frequenzsignals Ha, das eine Gleichstromkomponente des Hybridsignals H ist, und eine erste AD-Umwandlungseinheit 75 (AD: Analog-Digital-Wandler), die mit dem Tiefpassfilter 74 verbunden ist.
Ferner umfasst die Empfangsverarbeitungseinheit 73 als Konfiguration zur Wiedergabe der digitalen Zusatzinformation Dd aus dem Hybridsignal H ein Hochpassfilter 76 zur Extraktion des Frequenzsignals Ha, das eine Wechselstromkomponente des Hybridsignals H ist, und die mit dem Hochpassfilter 76 verbundene Signalverarbeitungsvorrichtung 1. Der Hochpassfilter 76 ist mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 verbunden und gibt das Eingangsfrequenzsignal Ha sequentiell an die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 aus.
Nachfolgend wird die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 in Verbindung mit dem Fall beschrieben, in dem die HART-Kommunikation zwischen der Steuervorrichtung, bei dem es sich um die mit der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 ausgestattete Vorrichtung 9 handelt, und der Feldvorrichtung 91, bei der es sich um die Vorrichtung 9 als Kommunikationspartner handelt, unter Bezugnahme auf 2 durchgeführt wird.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 ist eine Vorrichtung, die konfiguriert ist, einen Signalwert des Frequenzsignals Ha zu bestimmen, z.B. das Frequenzsignal Ha, das durch hybride Kommunikation, wie z.B. HART-Kommunikation, eines spezifizierten Zyklus mit Frequenzen von 1,2 kHz (im Folgenden erste Frequenz Fa), der der digitale Wert „1“ zugeordnet ist, und 2,2 kHz (im Folgenden zweite Frequenz Fb), die höher als die erste Frequenz ist, der der digitale Wert „0“ zugeordnet ist, kommuniziert wird, und das Signal in einen digitalen Wert (binär 1 oder 0) umzuwandeln. Wie in 2 dargestellt, umfasst die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 eine Erfassungseinheit 2, eine Erzeugungseinheit 3, eine erste Phasenberechnungseinheit 41, eine zweite Phasenberechnungseinheit 42 und eine Umwandlungseinheit 5.
Jede Funktionseinheit der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 wird nun beschrieben.
In der folgenden Beschreibung ist die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 in der Steuervorrichtung enthalten, aber die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 kann in mindestens einer der Steuervorrichtung oder der Feldvorrichtung 91 enthalten sein. Wenn die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 in der Feldvorrichtung 91 enthalten ist, kann die Steuervorrichtung als die Feldvorrichtung 91 gelesen werden. Darüber hinaus kann die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 unter Verwendung einer MCU oder einer integrierten Schaltung implementiert werden, deren logische Funktion von einem Entwickler konfiguriert werden kann, nämlich PLD (Programmable Logic Device) wie FPGA (Field-Programmable Gate Array). Zum Beispiel können eine CPU (Prozessor) (nicht gezeigt) und ein Speicher wie ROM oder RAM auf FPGA gebildet werden, und die CPU kann in Übereinstimmung mit Programmanweisungen (Signalverarbeitungsprogramm), die in den Speicher geladen werden, arbeiten (z.B. Berechnung von Daten), um die Funktionseinheiten der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 zu implementieren.
Die Erfassungseinheit 2 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten S zu erfassen, die dem Frequenzsignal Ha entsprechen, das von dem von der Vorrichtung 9 empfangenen Hybridsignal H getrennt ist. Die Signalwellenformdaten S sind Daten, die aus mindestens einem Wert nach der AD-Wandlung der Amplitude des Frequenzsignals Ha zu einem beliebigen Zeitpunkt bestehen, und die Wellenform kann durch Anordnen von AD-gewandelten Werten zu mehreren Zeitpunkten in chronologischer Reihenfolge erhalten werden. In der in 2 dargestellten Ausführungsform umfasst die Erfassungseinheit 2 eine zweite AD-Umwandlungseinheit 21 und eine Bandpassfiltereinheit 22 (BPF). Die zweite AD-Umwandlungseinheit 21 ist mit dem Hochpassfilter 76 (siehe 1) verbunden und konfiguriert, das vom Hochpassfilter 76 eingegebene Frequenzsignal Ha sequentiell zu AD-wandeln und das AD-gewandelte Signal in die Bandpassfiltereinheit 22 einzugeben.
Die Erzeugungseinheit 3 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle Rs und eine Kosinuswelle Rc von Demodulationswellenformdaten R mit einer Demodulationsfrequenz Fr (Fa<Fr<Fb) zwischen der ersten Frequenz Fa und der zweiten Frequenz Fb zu erzeugen. In der in 2 dargestellten Ausführungsform beträgt die Demodulationsfrequenz Fr beispielsweise 1,6 kHz zwischen der ersten Frequenz Fa (2,2 kHz) und der zweiten Frequenz Fb (1,2 kHz). Ferner wird die Kosinuswelle Rc erzeugt, indem die Phase der Sinuswelle (sin) der Demodulationswellenformdaten R um 90° verschoben wird.
Die erste Phasenberechnungseinheit 41 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase φa auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle Rs der Demodulationswellenformdaten R und der Signalwellenformdaten S (im Folgenden erste Signalwellenformdaten Sa) zu einer ersten Zeit Ta, die eine frei gewählte Zeit ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der ersten Signalwellenformdaten Sa zu der ersten Zeit Ta zu berechnen.
In ähnlicher Weise ist die zweite Phasenberechnungseinheit 42 eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase φb auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle Rs der Demodulationswellenformdaten R und der Signalwellenformdaten S (im Folgenden zweite Signalwellenformdaten Sb) zu einem zweiten Zeitpunkt Tb (Tb>Ta) zu berechnen, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt Ta um ein spezifiziertes Zeitintervall B (B=Tb-Ta, 0<B<1/Fr) kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz Fr ist, und ein Multiplikationsergebnis der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der zweiten Signalwellenformdaten Sb zum zweiten Zeitpunkt Tb.
Das spezifizierte Zeitintervall B kann beispielsweise 1/N (N ist eine ganze Zahl) der Periode der Demodulationswellenformdaten R sein. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das spezifizierte Zeitintervall B 1/4 Periode (B=1/4×1/Fr) der Demodulationswellenformdaten R. Genauer gesagt ist der erste Zeitpunkt Ta der Zeitpunkt, an dem die Phase der Signalwellenformdaten S mit der ersten Frequenz Fa oder der zweiten Frequenz Fb 0° beträgt, und der zweite Zeitpunkt Tb ist der Zeitpunkt, an dem die Phase der Signalwellenformdaten S 90° beträgt. Die „Multiplikation“ bedeutet das Erhalten eines Berechnungsergebnisses, das einer Multiplikation entspricht, und in der Praxis kann das Berechnungsergebnis, das einer Multiplikation entspricht, durch Addition erhalten werden.
Hier ist es bekannt, zum Beispiel als synchrone Detektion, dass durch die Verarbeitung von zwei Multiplikationsergebnissen, die durch die Multiplikation eines Eingangssignals (Signalwellenformdaten S in 2) mit der Sinuswelle Rs oder der Kosinuswelle Rc eines Referenzsignals (Demodulationswellenformdaten R in 2) mit einem Tiefpassfilter erhalten wurden, ein Niederfrequenzsignal, das proportional zur In-Phase-Komponente I und Quadratur-Phase-Komponente Q des Eingangssignals ist, extrahiert werden kann. Durch einfache Berechnung der Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der In-Phase-Komponente I und der Quadratur-Phase-Komponente Q kann die Amplitude des Eingangssignals ermittelt werden (Amplitude = √{Q²+I²}). Ferner kann durch Berechnung von tan-1(Q/I) die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem Eingangssignal ermittelt werden.
Somit berechnet die erste Phasenberechnungseinheit 41 als die erste Phase φa eine Phasendifferenz der ersten Signalwellenformdaten Sa von den Demodulationswellenformdaten R zum ersten Zeitpunkt Ta, zum Beispiel auf der Grundlage der Sinuswelle Rs und der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der ersten Signalwellenformdaten Sa, die um das spezifizierte Zeitintervall B in Bezug auf die zweiten Signalwellenformdaten Sb verzögert sind, die in die zweite Phasenberechnungseinheit 42 eingegeben werden. Die zweite Phasenberechnungseinheit 42 berechnet als die zweite Phase φb eine Phasendifferenz der zweiten Signalwellenformdaten Sb von den Demodulationswellenformdaten R zum zweiten Zeitpunkt Tb, beispielsweise basierend auf der Sinuswelle Rs und der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der zweiten Signalwellenformdaten Sb, die um das spezifizierte Zeitintervall B in Bezug auf die ersten Signalwellenformdaten Sa, die in die erste Phasenberechnungseinheit 41 eingegeben werden, vorverlegt sind.
Die Umwandlungseinheit 5 ist eine Funktionseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert (0 oder 1) des Frequenzsignals Ha basierend auf der ersten Phase φa und der zweiten Phase φb zu bestimmen, die von der ersten Phasenberechnungseinheit 41 bzw. der zweiten Phasenberechnungseinheit 42 berechnet werden. Genauer gesagt sind die erste Phase φa und die zweite Phase φb die Phasendifferenzen der Signalwellenformdaten S in Bezug auf die Demodulationswellenformdaten R zu zwei Zeiten, die durch das spezifizierte Zeitintervall B getrennt sind. Wenn die Signalwellenformdaten S die Demodulationsfrequenz Fr haben, ist die zweite Phase φb 0, aber in der Praxis ist die Frequenz der Signalwellenformdaten S entweder die erste Frequenz Fa oder die zweite Frequenz Fb, die höher oder niedriger als die Demodulationsfrequenz Fr ist. Da die Frequenzen der Signalwellenformdaten S und der Demodulationswellenformdaten R unterschiedlich sind, hängt die Phasendifferenz zu zwei Zeitpunkten, die durch das spezifizierte Zeitintervall B getrennt sind, von der Größenbeziehung zwischen der Frequenz der Signalwellenformdaten S und der Demodulationsfrequenz Fr ab.
Insbesondere, wenn die Frequenz der Signalwellenformdaten S zum Zeitpunkt der Erfassung (im Folgenden aktuelle Frequenz Fc) die zweite Frequenz Fb ist, die höher ist als die Demodulationsfrequenz Fr (Fc>Fr), schreitet die Phase der Signalwellenformdaten S schneller voran als wenn sie die erste Frequenz Fa ist. Somit ist die Phasendifferenz (zweite Phase φb) zum zweiten Zeitpunkt Tb größer als die Phasendifferenz (erste Phase φa) zum ersten Zeitpunkt Ta, so dass die Beziehung cpa<cpb gilt, wenn Fc>Fr. Umgekehrt, wenn die aktuelle Frequenz Fc der Signalwellenformdaten S die erste Frequenz Fa ist, die niedriger als die Demodulationsfrequenz Fr ist (Fc<Fr), schreitet die Phase der Signalwellenformdaten S langsamer voran als wenn sie die zweite Frequenz Fb ist. Daher ist die Phasendifferenz (zweite Phase φb) zum zweiten Zeitpunkt Tb kleiner als die Phasendifferenz (erste Phase φa) zum ersten Zeitpunkt Ta, so dass die Beziehung von φa>φb gilt, wenn Fc<Fr.
Mit anderen Worten, cpa<cpb bedeutet, dass die aktuelle Frequenz Fc der Signalwellenformdaten S die zweite Frequenz Fb (2,2 kHz in dieser Ausführungsform) hat, und φa>φb bedeutet, dass die aktuelle Frequenz Fc der Signalwellenformdaten S die erste Frequenz Fa (1,2 kHz in dieser Ausführungsform) hat. Daher ist es durch den Vergleich der ersten Phase φa zum ersten Zeitpunkt Ta mit der zweiten Phase φb zum zweiten Zeitpunkt Tb möglich, zu bestimmen, ob die aktuelle Frequenz Fc der Signalwellenformdaten S die erste Frequenz Fa oder die zweite Frequenz Fb ist.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform wird der Wert der von der Erfassungseinheit 2 erfassten Signalwellenformdaten S (Sb) durch eine Verzögerungseinheit 40 um das angegebene Zeitintervall B verzögert und dann in die erste Phasenberechnungseinheit 41 (Sa) eingegeben. Ferner werden die von der Erfassungseinheit 2 erfassten Signalwellenformdaten S (Sb) ohne Verzögerung in die zweite Phasenberechnungseinheit 42 eingegeben. Ferner werden die Sinuswelle Rs und die Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R, die mit den in die zweite Phasenberechnungseinheit 42 eingegebenen Signalwellenformdaten S (Sb) synchronisiert sind, in die erste Phasenberechnungseinheit 41 und die zweite Phasenberechnungseinheit 42 eingegeben.
Die erste Phasenberechnungseinheit 41 multipliziert einen Zyklus der eingegebenen ersten Signalwellenformdaten Sa mit der Sinuswelle Rs und der Kosinuswelle Rc der von der Erzeugungseinheit 3 eingegebenen Demodulationswellenformdaten R, um die In-Phase-Komponente I (erste In-Phase-Komponente Ia) bzw. die Quadratur-Phasen-Komponente Q (erste Quadratur-Phasen-Komponente Qa) zu berechnen. Die erste Phase φa wird durch Berechnung von (arctan) tan^-1 (Qa/Ia) dieser Berechnungsergebnisse berechnet. Die zweite Phasenberechnungseinheit 42 multipliziert einen Zyklus der zweiten Eingangssignalwellenformdaten Sb mit der Sinuswelle Rs und der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R, die von der Erzeugungseinheit 3 eingegeben werden, um die In-Phase-Komponente I (zweite In-Phase-Komponente Ib) bzw. die Quadratur-Phasen-Komponente Q (zweite Quadratur-Phasen-Komponente Qb) zu berechnen. Die zweite Phase φb wird durch Berechnung von (arctan) tan-1 (Qb/Ib) dieser Berechnungsergebnisse berechnet.
Dann vergleicht die Umwandlungseinheit 5 die erste Phase cpa, die von der ersten Phasenberechnungseinheit 41 eingegeben wird, mit der zweiten Phase φb, die von der zweiten Phasenberechnungseinheit 42 eingegeben wird, und gibt „1“ aus, wenn φa>φb und „0“, wenn cpa<cpb. Mit anderen Worten, die Umwandlungseinheit 5 gibt den digitalen Wert (1) aus, dem die erste Frequenz Fa zugeordnet ist, wenn die zweite Phase φb größer als die erste Phase φa (cpa>cpb) ist, und gibt den digitalen Wert (0) aus, dem die zweite Frequenz Fb zugeordnet ist, wenn die zweite Phase φb kleiner als die erste Phase φa φa<φb) ist. Auf diese Weise kann das Frequenzsignal Ha auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Phase φa und der zweiten Phase φb in geeigneter Weise in einen digitalen Wert umgewandelt werden.
Gemäß der obigen Konfiguration wandelt die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 das aus dem Hybridsignal H extrahierte Frequenzsignal Ha in einen digitalen Wert 0 oder 1 um. Insbesondere werden die Sinuswelle Rs und die Kosinuswelle Rc (Welle, die durch Verschiebung der Sinuswelle Rs um 90° erhalten wird) der Demodulationswellenformdaten R mit einer Frequenz (Demodulationsfrequenz Fr) zwischen zwei Frequenzen (erste Frequenz Fa und zweite Frequenz Fb), die den digitalen Werten 0 und 1 zugeordnet sind, vorbereitet und mit AD-umgewandelten Daten (Signalwellenformdaten S) des Frequenzsignals Ha multipliziert. Dann werden die Phasen (Phasendifferenzen) zu zwei Zeitpunkten (erster Zeitpunkt Ta und zweiter Zeitpunkt Tb), die durch das spezifizierte Zeitintervall B getrennt sind, berechnet, und es wird bestimmt, ob das Frequenzsignal Ha „0“ oder „1“ anzeigt, basierend auf den berechneten Phasen.
Somit kann das Frequenzsignal Ha auf der Grundlage der ersten Phase φa und der zweiten Phase φb in einen digitalen Wert umgewandelt werden. Ferner ist es mit einem solchen Softwareverfahren möglich, ein digitales Signal einer hybriden Kommunikation wie der HART-Kommunikation ohne ein relativ teures Modem zu reproduzieren.
Zusätzlich kann in einigen Ausführungsformen, wie in 2 gezeigt, die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 weiterhin eine Bestimmungseinheit 61, die konfiguriert ist, die Gültigkeit des Signalwerts des Frequenzsignals Ha, das von der Umwandlungseinheit 5 ausgegeben wird, zu bestimmen, und eine Ausgabeeinheit 62, die konfiguriert ist, den Signalwert des Frequenzsignals Ha, der als Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 61 als gültig bestimmt wurde, extern (stromabwärts) auszugeben, umfassen. In der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die Umwandlungseinheit 5 mit der Ausgabeeinheit 62 verbunden, und die digitale Zusatzinformation Dd wird von der Ausgabeeinheit 62 an die übergeordnete Funktion ausgegeben.
Dies setzt den Fall voraus, dass ein Wechselstromsignal durch die Signalleitung L, die die Vorrichtungen 9 verbindet, aufgrund von Rauschen oder ähnlichem fließt, selbst wenn keine Hybridkommunikation durchgeführt wird. In einem solchen Fall ist es notwendig, eine Fehlfunktion zu verhindern, bei der die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 die digitale Zusatzinformation Dd fälschlicherweise an die übergeordnete Funktion ausgibt. Zu diesem Zweck gibt die Ausgabeeinheit 62 die digitale Zusatzinformation Dd aus, die von der Bestimmungseinheit 61 als gültig bestimmt wurde, um sicherzustellen, dass die Ausgabe der Ausgabeeinheit 62 das Verarbeitungsergebnis für das von der Hybridkommunikation empfangene Frequenzsignal Ha ist.
In dieser Hinsicht, zum Beispiel, wenn die Umwandlungseinheit 5 konfiguriert ist, ,,0" auszugeben, außer im Fall von „1“, kann „0“ selbst dann ausgegeben werden, wenn die Kommunikationspartnervorrichtung 9 keine Hybridkommunikation unter Verwendung der Signalleitung L durchführt. In einem solchen Fall, selbst wenn die Hybridkommunikation nicht tatsächlich durchgeführt wird, kann festgestellt werden, dass das Frequenzsignal Ha, das „0“ entspricht, über die Signalleitung L übertragen wird, und als Ergebnis kann eine Fehlfunktion auftreten. Um dieses Problem zu lösen, wird die Gültigkeit des Ausgangssignals von der Umwandlungseinheit 5 bestimmt, und wenn sie als gültig bestimmt wird, wird die digitale Zusatzinformation Dd ausgegeben.
In der in 2 gezeigten Ausführungsform erkennt die Bestimmungseinheit 61, ob das Frequenzsignal Ha durch die Signalleitung L zur Verbindung mit der Kommunikationspartnervorrichtung 9 (z.B. Feldvorrichtung 91 in 1) fließt. Mit anderen Worten, die Bestimmungseinheit 61 erkennt, ob das Frequenzsignal Ha (Hybridsignal H) durch die Signalleitung L fließt (Trägererkennung), um zu bestimmen, ob die Kommunikationspartnervorrichtung 9 eine Hybridkommunikation durchführt.
Insbesondere werden die zweite In-Phase-Komponente Ib und die zweite Quadratur-Phase-Komponente Qb, die im Prozess der Berechnung der zweiten Phase φb durch die zweite Phasenberechnungseinheit 42 berechnet werden, in die Bestimmungseinheit 61 eingegeben, um die Summe der Quadrate davon (√{Qb²+Ib²}) zu berechnen. Wenn das Berechnungsergebnis der Summe der Quadrate (im Folgenden Leistung P) größer ist als ein bestimmter Schwellenwert V (P>L), bestimmt die Bestimmungseinheit 61, dass der von der Umwandlungseinheit 5 in die Ausgabeeinheit 62 eingegebene Signalwert ein Ergebnis der Verarbeitung des Frequenzsignals Ha des Hybridsignals H durch Hybridkommunikation ist und somit gültig ist. Umgekehrt bestimmt die Bestimmungseinheit 61, dass der von der Umwandlungseinheit 5 in die Ausgabeeinheit 62 eingegebene Signalwert ungültig ist, wenn die Leistung P gleich oder kleiner als der festgelegte Schwellenwert V (P<L) ist. Der Schwellenwert V wird auf einen Wert eingestellt, der zwischen Rauschen und dem Frequenzsignal Ha unterscheiden kann. Die Bestimmungseinheit 61 gibt dann die Meldung (das Signal) entsprechend der Gültigkeit oder Ungültigkeit in die Ausgabeeinheit 62 ein, und die Ausgabeeinheit 62 beurteilt die Gültigkeit auf der Grundlage dieser Eingabe.
Gemäß der obigen Konfiguration, wenn die Hybridkommunikation (HART-Kommunikation in 2) zwischen den Vorrichtungen 9 nicht tatsächlich durchgeführt wird und das Hybridsignal H nicht durch die Signalleitung L fließt, die die Vorrichtungen 9 verbindet, ist es möglich, eine Fehlfunktion zu verhindern, bei der die Signalverarbeitungsvorrichtung 1 aufgrund des Einflusses von Rauschen oder ähnlichem fälschlicherweise ein Verarbeitungsergebnis ausgibt.
Nachfolgend wird das Signalverarbeitungsverfahren, das dem Prozess entspricht, der von der Signalverarbeitungsvorrichtung 1 mit der obigen Konfiguration (Funktion) durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das das Signalverarbeitungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das Signalverarbeitungsverfahren ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Signalwertes des Frequenzsignals Ha mit der ersten Frequenz Fa oder der zweiten Frequenz Fb, dem der digitale Wert „0“ oder „1“ zugewiesen ist, und zum Umwandeln des Signals in einen digitalen Wert. Wie in 6 dargestellt, umfasst das Signalverarbeitungsverfahren einen Erfassungsschritt, einen Erzeugungsschritt, einen ersten Phasenberechnungsschritt, einen zweiten Phasenberechnungsschritt und einen Umwandlungsschritt.
Jeder Schritt wird entsprechend dem Ablauf von 6 beschrieben.
In Schritt S1 von 6 wird der Erfassungsschritt durchgeführt. Der Erfassungsschritt ist ein Schritt des Erfassens von Signalwellenformdaten S, die dem Frequenzsignal Ha entsprechen, das von dem von der Vorrichtung 9 empfangenen Hybridsignal H getrennt wurde. Der Erfassungsschritt ist derselbe wie der von der Erfassungseinheit 2 durchgeführte Verarbeitungsinhalt, wie bereits beschrieben, und wird daher nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In Schritt S2 wird der Erzeugungsschritt durchgeführt. Der Erzeugungsschritt ist ein Schritt des Erzeugens einer Sinuswelle Rs und einer Kosinuswelle Rc von Demodulationswellenformdaten R mit einer Demodulationsfrequenz Fr (Fa<Fr<Fb) zwischen der ersten Frequenz Fa und der zweiten Frequenz Fb. Der Erzeugungsschritt ist derselbe wie der von der Erzeugungseinheit 3 durchgeführte Verarbeitungsinhalt, wie bereits beschrieben, und wird daher nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In Schritt S3 wird der erste Phasenberechnungsschritt durchgeführt. Der erste Phasenberechnungsschritt ist ein Schritt des Berechnens einer ersten Phase φa basierend auf einem Multiplikationsergebnis der Sinuswelle Rs der Demodulationswellenformdaten R und der ersten Signalwellenformdaten Sa zum ersten Zeitpunkt Ta und einem Multiplikationsergebnis der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der ersten Signalwellenformdaten Sa zum ersten Zeitpunkt Ta. Der erste Phasenberechnungsschritt ist derselbe wie der Verarbeitungsinhalt, der von der ersten Phasenberechnungseinheit 41 durchgeführt wird, wie bereits beschrieben und daher nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In Schritt S4 wird der zweite Phasenberechnungsschritt durchgeführt. Der zweite Phasenberechnungsschritt ist ein Schritt des Berechnens einer zweiten Phase φb auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle Rs der Demodulationswellenformdaten R und der zweiten Signalwellenformdaten Sb zum zweiten Zeitpunkt Tb, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt Ta um das festgelegte Zeitintervall B vorverlegt ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle Rc der Demodulationswellenformdaten R und der zweiten Signalwellenformdaten Sb zum zweiten Zeitpunkt Tb. Der zweite Phasenberechnungsschritt ist derselbe wie der von der zweiten Phasenberechnungseinheit 42 durchgeführte Verarbeitungsinhalt, wie bereits beschrieben und daher nicht noch einmal im Detail beschrieben.
In Schritt S5 wird der Umwandlungsschritt durchgeführt. Der Umwandlungsschritt ist ein Schritt des Bestimmens eines Signalwerts (0 oder 1) des Frequenzsignals Ha basierend auf der ersten Phase φa und der zweiten Phase φb, die in dem ersten Phasenberechnungsschritt bzw. dem zweiten Phasenberechnungsschritt berechnet wurden. Der Umwandlungsschritt ist derselbe wie der von der Umwandlungseinheit 5 durchgeführte Verarbeitungsinhalt, wie bereits beschrieben, und wird daher nicht noch einmal im Detail beschrieben, aber er kann die Umwandlung des Signals in den digitalen Wert (1) umfassen, dem die erste Frequenz Fa zugeordnet ist, wenn die zweite Phase φb größer als die erste Phase φa ist (cpa>cpb), und die Umwandlung des Signals in den digitalen Wert (0), dem die zweite Frequenz Fb zugeordnet ist, wenn die zweite Phase φb kleiner als die erste Phase φa ist (cpa<cpb). Somit kann das Frequenzsignal Ha auf der Grundlage des Vergleichs zwischen der ersten Phase φa und der zweiten Phase φb in einen digitalen Wert umgewandelt werden.
Die Reihenfolge des Erfassungsschritts und des Erzeugungsschritts sowie die Reihenfolge des ersten Phasenberechnungsschritts und des zweiten Phasenberechnungsschritts können umgekehrt oder parallel durchgeführt werden, beispielsweise wie in dem Beispiel von 2. Der Ablauf von 6 wird bei jedem Zyklus des Frequenzsignals Ha (Signalwellenformdaten S) wiederholt.
In einigen Ausführungsformen kann das Signalverarbeitungsverfahren außerdem einen Bestimmungsschritt des Bestimmens der Gültigkeit des Signalwerts des im Umwandlungsschritt erhaltenen Frequenzsignals Ha und einen Ausgabeschritt des Ausgebens (Annehmens) des als Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit 61 als gültig bestimmten Signalwerts des Frequenzsignals Ha umfassen. Der Bestimmungsschritt und der Ausgabeschritt sind die gleichen wie die Verarbeitungsinhalte, die von der Bestimmungseinheit 61 und der Ausgabeeinheit 62 durchgeführt werden, wie bereits beschrieben, und werden daher nicht noch einmal im Detail beschrieben. In der in 6 gezeigten Ausführungsform wird das Bestimmungsergebnis des Bestimmungsschritts in Schritt S6 bestätigt, und wenn das Bestimmungsergebnis gültig ist, wird der Ausgabeschritt in Schritt S7 durchgeführt. Umgekehrt wird der Ausgabeschritt nicht ausgeführt, wenn das Bestimmungsergebnis des Bestimmungsschritts in Schritt S6 ungültig ist. Da der Bestimmungsschritt die Gültigkeit der im Erfassungsschritt (S1 in 6) erfassten Signalverlaufsdaten S bestimmt, kann er vor oder nach einem der Schritte S1 bis S5 oder parallel zu diesen Schritten durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfasst Modifikationen der oben beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsformen, die aus Kombinationen dieser Ausführungsformen bestehen.
(Appendix)
(1) Eine Signalverarbeitungsvorrichtung (1) gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Signalverarbeitungsvorrichtung (1) zum Verarbeiten eines Frequenzsignals (Ha) mit einer ersten Frequenz (Fa) oder einer zweiten Frequenz (Fb), die höher ist als die erste Frequenz (Fa), umfassend: eine Erfassungseinheit (2), die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten (S) zu erfassen, die dem Frequenzsignal (Ha) entsprechen; eine Erzeugungseinheit (3), die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten (R) zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz (Fr) zwischen der ersten Frequenz (Fa) und der zweiten Frequenz (Fb) aufweisen; eine erste Phasenberechnungseinheit (41), die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem ersten Zeitpunkt (Ta) und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu dem ersten Zeitpunkt (Ta) zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit (42), die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem zweiten Zeitpunkt (Tb), der gegenüber dem ersten Zeitpunkt (Ta) um ein spezifiziertes Zeitintervall (B), das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz (Fr) ist, vorgeschoben ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu dem zweiten Zeitpunkt (Tb) zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit (5), die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals (Ha) auszugeben, basierend auf einem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Gemäß der obigen Konfiguration (1) wandelt die Signalverarbeitungsvorrichtung (1) das aus dem Hybridsignal (H) extrahierte Frequenzsignal (Ha) in einen digitalen Wert 0 oder 1 um. Insbesondere werden die Sinuswelle und die Kosinuswelle (Welle, die durch Verschiebung der Sinuswelle Rs um 90° erhalten wird) der Demodulationswellenformdaten (R) mit einer Frequenz (Demodulationsfrequenz Fr) zwischen zwei Frequenzen (erste Frequenz Fa und zweite Frequenz Fb), die den digitalen Werten 0 und 1 zugeordnet sind, vorbereitet und mit den AD-umgewandelten Daten (Signalwellenformdaten S) des Frequenzsignals (Ha) multipliziert. Dann werden die Phasen (Phasendifferenzen) zu zwei Zeitpunkten (erster Zeitpunkt Ta und zweiter Zeitpunkt Tb), die durch eine Periode (z.B. 1/4 Periode) der Demodulationswellenformdaten (R) getrennt sind, berechnet, und es wird bestimmt, ob das Frequenzsignal (Ha) „0“ oder „1“ basierend auf den berechneten Phasen anzeigt.
Zum Beispiel sind die beiden Phasen (erste Phase φa und zweite Phase φb) vor und nach dem spezifizierten Zeitintervall (B), die durch die Multiplikation erhalten werden, Phasendifferenzen der Signalfrequenzen in Bezug auf die Demodulationsfrequenz (Fr). Wenn die Signalwellenformdaten (S) die Demodulationsfrequenz (Fr) haben, ist die zweite Phase 0, aber in der Praxis ist die Frequenz der Demodulationswellenformdaten (R) höher oder niedriger als die Demodulationsfrequenz Fr. Da die Frequenzen der Signalwellenformdaten (S) und der Demodulationswellenformdaten (R) unterschiedlich sind, hängt die Phasendifferenz zu zwei Zeitpunkten, die durch das spezifizierte Zeitintervall (B) getrennt sind, von der Größenbeziehung zwischen der Frequenz der Signalwellenformdaten (S) und der Demodulationsfrequenz (Fr) ab.
Auf diese Weise kann das Frequenzsignal (Ha) in einen digitalen Wert auf der Grundlage der ersten Phase und der zweiten Phase umgewandelt werden. Außerdem ist es mit einem solchen Software-Verfahren möglich, ein digitales Signal einer hybriden Kommunikation wie der HART-Kommunikation ohne ein relativ teures Modem zu reproduzieren.
(2) In einigen Ausführungsformen sind in der obigen Konfiguration (1) die erste Phase und die zweite Phase Phasendifferenzen der Signalwellenformdaten (S) von den Demodulationswellenformdaten (R). Die Umwandlungseinheit (5) gibt einen digitalen Wert aus, dem die zweite Frequenz (Fb) zugeordnet ist, wenn die zweite Phase größer als die erste Phase ist, und gibt einen digitalen Wert aus, dem die erste Frequenz (Fa) zugeordnet ist, wenn die zweite Phase kleiner als die erste Phase ist.
Gemäß der obigen Konfiguration (2) kann das Frequenzsignal (Ha) in geeigneter Weise in einen digitalen Wert umgewandelt werden, der auf dem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase basiert.
(3) In einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (2) der erste Zeitpunkt (Ta) ein Zeitpunkt, zu dem die Phase der Sinuswelle der Demodulationswellenformdaten (R) 0° beträgt, und das spezifizierte Zeitintervall (B) entspricht 1/4 der Periode der Demodulationswellenformdaten (R).
Gemäß der obigen Konfiguration (3) ist es möglich, in geeigneter Weise zu bestimmen, ob das Frequenzsignal (Ha) „0“ oder „1“ anzeigt, und es ist möglich, die Konfiguration der Phasenberechnungseinheiten zu vereinfachen.
(4) In einigen Ausführungsformen kann die Signalverarbeitungsvorrichtung in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (3) ferner umfassen: eine Bestimmungseinheit (61), die konfiguriert ist, die Gültigkeit des Signalwerts des von der Umwandlungseinheit (5) ausgegebenen Frequenzsignals (Ha) zu bestimmen; und eine Ausgabeeinheit (62), die konfiguriert ist, den Signalwert des Frequenzsignals (Ha), der als Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit (61) als gültig bestimmt wurde, extern auszugeben.
Gemäß der obigen Konfiguration (4), wenn die Hybridkommunikation zwischen den Vorrichtungen (9) nicht tatsächlich durchgeführt wird und das Hybridsignal (H) nicht durch die die Vorrichtungen (9) verbindende Signalleitung (L) fließt, ist es möglich, eine Fehlfunktion zu verhindern, bei der die Signalverarbeitungsvorrichtung (1) aufgrund des Einflusses von Rauschen oder ähnlichem fälschlicherweise ein Verarbeitungsergebnis ausgibt.
(5) In einigen Ausführungsformen ist in einer der obigen Konfigurationen (1) bis (4) das Frequenzsignal (Ha) ein Signal, das aus einem Hybridsignal (H) extrahiert wird, in dem das Frequenzsignal (Ha) einem Gleichstromsignal (Hc) überlagert ist.
Gemäß der obigen Konfiguration (5) ist es möglich, die durch hybride Kommunikation, wie z.B. HART-Kommunikation, übermittelten Kommunikationsinformationen angemessen zu reproduzieren.
(6) Ein Signalverarbeitungsverfahren gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Signalverarbeitungsverfahren zum Verarbeiten eines Frequenzsignals (Ha) mit einer ersten Frequenz (Fa) oder einer zweiten Frequenz (Fb), die höher als die erste Frequenz (Fa) ist, umfassend: einen Schritt des Erfassens von Signalwellenformdaten (S), die dem Frequenzsignal (Ha) entsprechen; einen Schritt des Erzeugens einer Sinuswelle und einer Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten (R) mit einer Demodulationsfrequenz (Fr) zwischen der ersten Frequenz (Fa) und der zweiten Frequenz (Fb) einen Schritt zum Berechnen einer ersten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem ersten Zeitpunkt (Ta) und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu dem ersten Zeitpunkt (Ta); einen Schritt des Berechnens einer zweiten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem zweiten Zeitpunkt (Tb), der gegenüber dem ersten Zeitpunkt (Ta) um ein spezifiziertes Zeitintervall (B), das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz (Fr) ist, vorverlegt ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zum zweiten Zeitpunkt (Tb); und einen Schritt des Ausgebens eines Signalwerts des erfassten Frequenzsignals (Ha) auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Gemäß der obigen Konfiguration (6) wird der gleiche Effekt wie in der obigen (1) erreicht.
(7) Ein Signalverarbeitungsprogramm gemäß mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Signalverarbeitungsprogramm zum Verarbeiten eines Frequenzsignals (Ha) mit einer ersten Frequenz (Fa) oder einer zweiten Frequenz (Fb), die höher als die erste Frequenz (Fa) ist, konfiguriert, einen Computer zu veranlassen, Folgendes zu implementieren: eine Erfassungseinheit (2), die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten (S) zu erfassen, die dem Frequenzsignal (Ha) entsprechen; eine Erzeugungseinheit (3), die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten (R) zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz (Fr) zwischen der ersten Frequenz (Fa) und der zweiten Frequenz (Fb) haben; eine erste Phasenberechnungseinheit (41), die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem ersten Zeitpunkt (Ta) und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu dem ersten Zeitpunkt (Ta) zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit (42), die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu einem zweiten Zeitpunkt (Tb), der gegenüber dem ersten Zeitpunkt (Ta) um ein spezifiziertes Zeitintervall (B), das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz (Fr) ist, vorgeschoben ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten (S) zu dem zweiten Zeitpunkt (Tb) zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit (5), die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals (Ha) auszugeben, basierend auf dem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Gemäß der obigen Konfiguration (7) wird der gleiche Effekt wie in der obigen (1) erreicht.
Bezugszeichenliste

1: Signalverarbeitungsvorrichtung
2: Erfassungseinheit
21: Zweite AD-Umwandlungseinheit
22: Bandpassfiltereinheit
3: Erzeugungseinheit
40: Verzögerungseinheit
41: Erste Phasenberechnungseinheit
42: Zweite Phasenberechnungseinheit
5: Umrechnungseinheit
61: Bestimmungseinheit
62: Ausgabeeinheit
7: Eingabe-/Ausgabemodul
71: Sende-/Empfangseinheit
72: Sendeverarbeitungseinheit
73: Empfangsverarbeitungseinheit
74: Tiefpassfilter
75: Erste AD-Umwandlungseinheit
76: Hochpassfilter
9: Vorrichtung
91: Feldvorrichtung
L: Signalleitung
H: Hybrid-Signal
Hc: Gleichstromsignal
Ha: Frequenzsignal (AC-Signal)
Fa: Erste Frequenz
Fb: Zweite Frequenz
R: Demodulationswellenformdaten
Fr: Demodulationsfrequenz
Rc: Kosinuswelle der Demodulationswellenformdaten
Rs: Sinuswelle der Demodulationswellenformdaten
S: Signalwellenformdaten
Sa: Erste Signalwellenformdaten
Sb: Zweite Signalwellenformdaten
Ta: Erste Zeit
Tb: Zweite Zeit
B: Vorgegebenes Zeitintervall
Ia: Erste In-Phase-Komponente
Ib: Zweite In-Phase-Komponente
Qa: Erste Quadratur-Phasen-Komponente
Qb: Zweite Quadratur-Phasen-Komponente
Da: Analoge Hauptinformation
Dd: Digitale Zusatzinformationen
B: Bitfolge
P: Leistung
V: Schwellenwert

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013149256 A [0003]
JP 2011050102 A [0003]
JP 2014178754 A [0003]
JP 2012199779 A [0003]

Claims

Eine Signalverarbeitungsvorrichtung zum Verarbeiten eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, umfassend: eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten zu erfassen, die dem Frequenzsignal entsprechen; eine Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten mit einer Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz zu erzeugen; eine erste Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einer ersten Zeit und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu der ersten Zeit zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt um ein spezifiziertes Zeitintervall kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz vorverlegt ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals auszugeben, basierend auf dem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Phase und die zweite Phase Phasendifferenzen der Signalwellenformdaten von den Demodulationswellenformdaten sind, und wobei die Umwandlungseinheit einen digitalen Wert ausgibt, dem die zweite Frequenz zugeordnet ist, wenn die zweite Phase größer als die erste Phase ist, und einen digitalen Wert ausgibt, dem die erste Frequenz zugeordnet ist, wenn die zweite Phase kleiner als die erste Phase ist.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Zeitpunkt ein Zeitpunkt ist, bei dem die Phase der Sinuswelle der Demodulationswellenformdaten 0° beträgt, und wobei das angegebene Zeitintervall 1/4 der Periode der Demodulationswellenformdaten entspricht.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner umfassend: eine Bestimmungseinheit, die konfiguriert ist, die Gültigkeit des Signalwertes des von der Umwandlungseinheit ausgegebenen Frequenzsignals zu bestimmen; und eine Ausgabeeinheit, die konfiguriert ist, den Signalwert des Frequenzsignals, der als Ergebnis der Bestimmung durch die Bestimmungseinheit als gültig bestimmt wurde, extern auszugeben.
Die Signalverarbeitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Frequenzsignal ein aus einem Hybridsignal extrahiertes Signal ist, bei dem das Frequenzsignal einem Gleichstromsignal überlagert ist.
Ein Signalverarbeitungsverfahren zum Verarbeiten eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, umfassend: einen Schritt des Erfassens von Signalwellenformdaten, die dem Frequenzsignal entsprechen; einen Schritt des Erzeugens einer Sinuswelle und einer Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten mit einer Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz; einen Schritt des Berechnens einer ersten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einer ersten Zeit und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu der ersten Zeit; einen Schritt des Berechnens einer zweiten Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der um ein spezifiziertes Zeitintervall, das kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz ist, vor dem ersten Zeitpunkt liegt, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt; und einen Schritt des Ausgebens eines Signalwerts des erfassten Frequenzsignals, basierend auf dem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.
Ein Signalverarbeitungsprogramm zur Verarbeitung eines Frequenzsignals mit einer ersten Frequenz oder einer zweiten Frequenz, die höher als die erste Frequenz ist, wobei das Signalverarbeitungsprogramm konfiguriert ist, einen Computer zu veranlassen, Folgendes zu implementieren : eine Erfassungseinheit, die konfiguriert ist, Signalwellenformdaten zu erfassen, die dem Frequenzsignal entsprechen; eine Erzeugungseinheit, die konfiguriert ist, eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle von Demodulationswellenformdaten zu erzeugen, die eine Demodulationsfrequenz zwischen der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz haben; eine erste Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine erste Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einer ersten Zeit und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu der ersten Zeit zu berechnen; eine zweite Phasenberechnungseinheit, die konfiguriert ist, eine zweite Phase auf der Grundlage eines Multiplikationsergebnisses der Sinuswelle und der Signalwellenformdaten zu einem zweiten Zeitpunkt, der gegenüber dem ersten Zeitpunkt um ein spezifiziertes Zeitintervall kleiner als ein Zyklus der Demodulationsfrequenz vorverlegt ist, und eines Multiplikationsergebnisses der Kosinuswelle und der Signalwellenformdaten zu dem zweiten Zeitpunkt zu berechnen; und eine Umwandlungseinheit, die konfiguriert ist, einen Signalwert des erfassten Frequenzsignals auszugeben, basierend auf einem Vergleich zwischen der ersten Phase und der zweiten Phase.