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Die
Erfindung betrifft einen Druckmessumformer zur Messung von Absolutdruck
und/oder Differenzdruck und Umformung in ein adäquates elektrisches Messsignal.
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Derartige
Druckmessumformer sind einschlägig
vorbekannt und beispielsweise in der
DE 35 12 529 A1 ausführlich beschrieben.
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Durch
vorgegebene Materialkonstanten weist das elektrische Signal S, das
bei der Umsetzung der nichtelektrischen Größe Differenzdruck dp = p1 – p2 als
Differenz aus einem ersten Prozessdruck p1 und einem zweiten Prozessdruck
p2 in eine elektrische Größe erzeugt
wird, neben der beabsichtigten Abhängigkeit S1 =
f(dp) unerwünschte
Abhängigkeiten
S2 = f(p) vom Absolutdruck p = (p1 + p2)/2 und
S3 = f(θ)
von der Temperatur θ innerhalb
des Differenzdruck-Meßumformers
auf, so dass das elektrische Signal S = f(dp,p,θ) eine Funktion des Differenzdruckes
dp des Absolutdruckes p und der Temperatur θ ist. Die Abhängigkeit
des elektrischen Signals S von dem Absolutdruck p und der Temperatur θ verfälscht den
jeweils umgesetzten Messwert. Daher werden der Absolutdruck p und
die Temperatur θ als Störgrößen bezeichnet,
deren Kompensation im elektrischen Signal S allgemeines Anliegen
der Erfindung ist.
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Aus
der
EP 0 178 368 A2 ist
bekannt, ausgehend von einer Sensoranordnung mit einem Differenzdrucksensor,
einem Temperatursensor und einem Sensor für den statischen Druck, ein
korrigiertes Differenzdrucksignal durch lineare Polynomverknüpfung der
drei an den Sensoren für
Differenzdruck, Temperatur und statischen Druck abgreifbaren originären Messsignalen
zu berechnen. Dazu werden die Koeffizienten der Polynomfunktion,
die gewichtete Funktionen der Temperatur und des statischen Druckes
sind, in einem Festwertspeicher hinterlegt.
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Unabhängig von
der Art und Weise der Korrektur ist dieser Festwertspeicher räumlich dem
Korrekturmittel, regelmäßig ist
das ein Mikroprozessor, zugeordnet und damit physisch von der Sensoranordnung
separiert beziehungsweise separierbar.
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In
Abhängigkeit
vom Herstellungsprozess aber insbesondere bei Reparaturen besteht
die Gefahr der Aufhebung der Paarbindung einer Sensoranordnung zu
dem zugehörigen
Festwertspeicher mit dem zugehörigen
Satz von Korrekturparametern. Im Ergebnis werden Messwerte fehlerhaft
bearbeitet, jedoch nicht korrigiert.
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Schliesslich
ist aus der
DE 201
05 505 U1 bekannt, eine Auswerteelektronik unmittelbar
an der Messzelle im mit Öl
befüllten
Druckraum unterzubringen. Nachteiligerweise ist die Auswerteelektronik
mit dem Prozessdruck belastet. Aus der zulässigen Druckbeanspruchung der
Bauelemente der Auswerteelektronik folgen Limitierungen für den zulässigen Messbereich
des Druckmessumformers.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Sensorsignal ausschließlich unter
Verwendung der zum Sensor gehörigen
Korrekturparametern zu bearbeiten.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe mit den Mitteln des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den rückbezogenen Schutzansprüchen beschrieben.
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Die
Erfindung geht aus von einem Druckmessumformer zur Messung von Absolutdruck und/oder
Differenzdruck und Umformung in ein adäquates elektrisches Messsignal
unter Zurhilfenahme einer Verarbeitungseinheit mit einem zugehörigen Festwertspeicher,
in dem ein Satz von Korrekturparametern zur Korrektur des Messsignals
gespeichert ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
dass der Festwertspeicher untrennbar mit der Sensoranordnung und
lösbar
mit der Verarbeitungseinheit verbunden ist.
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Damit
wird erreicht, dass die Korrekturparametern zwangsweise mit dem
Sensor der Sensoranordnung mitgeführt werden, so dass Verwechselungen
und fehlerhafte Zuordnungen zwischen Sensor und Korrekturparametern
ausgeschlossen sind.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung verfügt der Festwertspeicher über eine
serielle Datenschnittstelle. Vorteilhafterweise gelingt es dadurch,
die erforderliche Anzahl von Verbindungsleitungen aus dem Inneren
der Sensoranordnung hinaus geringzuhalten.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein A/D-Wandler vorgesehen
und mit der Sensoranordnung untrennbar verbunden, wobei der A/D-Wandler
an die serielle Datenschnittstelle angeschlossen ist.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Sensoranordnung untrennbar
mit einem Mikrocontroller verbunden, der an die serielle Datenschnittstelle
angeschlossen ist und auf dem ein Programm zur Adressdecodierung
für den
Festwertspeicher und den A/D-Wandler geladen ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die
dazu erforderlichen Zeichnungen zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer Sensoranordnung in einem Messumformer
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2 eine
Prinzipschaltung der Messsignalaufbereitung
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In 1 ist
eine Sensoranordnung in geschnittener Darstellung gezeigt. Diese
besteht im wesentlichen aus einem Differenzdrucksensor 10 mit
einer ersten und einer zweiten Druckzuführung, der in einem ölgefüllten Gehäuse 20 bestehend
aus einem Gehäuseboden 21 und
einer Gehäusekappe 22 untergebracht
ist. In den Gehäuseboden 21 ist
ein erster Druckanschluss 23 zur Zuführung eines ersten Prozessdrucks 31 eingelassen,
auf den der Differenzdrucksensor 10 montiert ist. Der erste
Prozessdruck 31 wirkt über
einen Druckmittler auf die erste Druckzuführung des Differenzdrucksensors 10.
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Darüber hinaus
ist in den Gehäuseboden 21 ist
ein zweiter Druckanschluss 24 zur Zuführung eines zweiten Prozessdrucks 32 eingelassen.
Der zweite Prozessdruck 32 wirkt über das Öl im Gehäuse auf die zweite Druckzuführung des
Differenzdrucksensors 10.
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Auf
den Differenzdrucksensor 10 ist eine elektronische Schaltung 40 montiert,
die zumindest einen Festwertspeicher 41 umfasst, der dem
Differenzdrucksensor 10 fest zugeordnet und untrennbar mit
dem Differenzdrucksensor 10 verbunden ist. In dem Festwertspeicher 41 ist
ein Satz von Korrekturparametern zur Korrektur des Messsignals gespeichert.
Bei einem Austauch der Sensoranordnung im Reparaturfall werden auf
diese Weise zwangläufig auch
die zugehörigen
Korrekturparameter ausgetauscht. Dadurch wird vermieden, dass ein
Messsignal durch Applikation von Korrekturparametern eines anderen
Differenzdrucksensors 10 verfälscht wird.
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Der
Difterenzdrucksensor 10 ist mit einer außerhalb
des Gehäuses 20 angeordneten
Verarbeitungseinheit 50 lösbar verbunden. Dazu sind vom Difterenzdrucksensor 10 ausgehende
Verbindungsleitungen über
isoliert im Gehäuseboden 21 eingelassene
Kontaktstifte 33 aus dem Gehäuse 20 herausgeführt. An
diese Kontaktstifte 33 ist die Verarbeitungseinheit 50 angeschlossen.
Zur Kommunikation zwischen dem Differenzdrucksensor 10 und
der Verarbeitungseinheit 50 ist ein serielles Protokoll
vorgesehen. Dadurch gelingt es, mit wenigen als elektrische Durchführungen
ausgebildeten Kontaktstiften 33 auszukommen.
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In 2 ist
unter Verwendung gleicher Bezugszeichen für gleiche Mittel eine Prinzipschaltung der
Messsignalaufbereitung gezeigt. In dem Gehäuse 20 sind der Difterenzdrucksensor 10 und
die elektronische Schaltung 40 angeordnet und über eine
serielle Datenschnittstelle 60 verbunden. Außerhalb des
Gehäuses 20 ist
die Verarbeitungseinheit 50 mit der seriellen Datenschnittstelle 60 lösbar verbunden.
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In
einer ersten Ausführungsform
weist die elektronische Schaltung 40 einen Festwertspeicher 41 auf,
in dem ein Satz von Korrekturparametern zur Korrektur des Messsignals
gespeichert ist.
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In
einer erweiterten Ausführungsform
weist die elektronische Schaltung 40 darüber hinaus
einen A/D-Wandler 42 auf, der mit dem Differenzdrucksensor 10 untrennbar
verbunden ist. Der A/D-Wandler 42 ist an die serielle Datenschnittstelle 60 angeschlossen.
Dabei wird das analoge Differenzdrucksignal unmittelbar im Differenzdrucksensor 10 digitalisiert
und digital codiert über
die serielle Datenschnittstelle 60 an die außerhalb
des Gehäuses 20 angeordnete
Verarbeitungseinheit 50 übertragen. Gegenüber der Übertragung
analoger Signale ist die Übertragung
digital codierter Signale unempfindlicher gegenüber Störungen. Dieser Vorteil ist
insbesondere im Hinblick auf den Einsatz gattungsgemäßer Druckmessumformer
im industriellen Umfeld relevant.
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Schließlich ist
in einer weiteren Ausführungsform
vorgesehen, dass die elektronische Schaltung 40 einen Mikrocontroller 43 aufweist,
der an die serielle Datenschnittstelle 60 angeschlossen
ist. Auf dem Mikrocontroller 43 ist ein Programm zur Adressdecodierung
für den
Festwertspeicher 41 und den A/D-Wandler 42 geladen.
Dadurch gelingt es in vorteilhafter Weise, trotz der Vielzahl von
Einrichtungen in der elektronischen Schaltung 40 mit einer
geringen Anzahl von als elektrische Durchführungen ausgebildeten Kontaktstiften 33 auszukommen.
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Darüber hinaus
wird mit diesen Mitteln erreicht, verschiedene Bussystem über denselben Kommunikationskanal
betreiben zu können.
Mit Hilfe des Mikrocontrollers 43 wird das Protokoll des
jeweilig aktuellen Bussystems erkannt und angewendet.
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- 10
- Differenzdrucksensor
- 20
- Gehäuse
- 21
- Gehäuseboden
- 22
- Gehäusekappe
- 23
- erster
Druckanschluss
- 24
- zweiter
Druckanschluss
- 31
- erster
Prozessdruck
- 32
- zweiter
Prozessdruck
- 33
- Kontaktstift
- 40
- Elektronische
Schaltung
- 41
- Festwertspeicher
- 42
- A/D-Wandler
- 43
- Mikrocontroller
- 50
- Verarbeitungseinheit
- 60
- serielle
Datenschnittstelle