EP1301914A1 - Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen - Google Patents

Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen

Info

Publication number
EP1301914A1
EP1301914A1 EP01947296A EP01947296A EP1301914A1 EP 1301914 A1 EP1301914 A1 EP 1301914A1 EP 01947296 A EP01947296 A EP 01947296A EP 01947296 A EP01947296 A EP 01947296A EP 1301914 A1 EP1301914 A1 EP 1301914A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power
current
measuring
measuring device
microprocessor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP01947296A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1301914B1 (de
Inventor
Ralf Armbruster
Peter KLÖFER
Alexander Hardell
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Endress and Hauser SE and Co KG
Original Assignee
Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7649187&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1301914(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Endress and Hauser SE and Co KG filed Critical Endress and Hauser SE and Co KG
Publication of EP1301914A1 publication Critical patent/EP1301914A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1301914B1 publication Critical patent/EP1301914B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Revoked legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems
    • G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage

Definitions

  • Measuring device for measuring a process variable
  • the invention relates to a measuring device for measuring an industrial process variable at a predetermined maximum power consumption by the measuring device. More particularly, the invention relates to a measuring device for connection to a current loop, in particular a 4-20 mA current loop, or to digital communication.
  • Devices for measuring a process variable are used to record a process variable and to pass on the measured values for subsequent processing.
  • the measured values can be passed on via a current loop or via digital communication. In both cases it is advantageous if the measuring device takes its required power from the two lines through which the measured value is passed on.
  • the current in the current loop is set in such a way that its size reflects the size of the process variables.
  • a standard has now been adopted that uses currents between 4 mA and 20 mA, a current of 4 mA through the current loop representing the maximum (or minimum) measurement value and a current of 20 mA representing the minimum (or maximum) measurement value of the process variables ,
  • This measuring technique proves to be largely insensitive to interference and has been widely used in industrial applications.
  • a measuring device that is supplied by means of a current loop has only a limited power available. This power depends on the supply voltage and the current set (according to the measured value to be output). Conventional measuring devices are dimensioned in such a way that they manage with the minimum available power, i.e. only need the power available at minimum current and voltage. If more power is available, this additional power is converted into power loss in a current stage and is not used in the measuring device to improve the measurement.
  • Measuring devices that are controlled via digital communication often have a constant current consumption, since this is for data transmission
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26 ⁇ necessary is.
  • the available power depends on the applied terminal voltage.
  • Conventional measuring devices are also designed here so that the measuring circuit has a constant power consumption which corresponds to the power with a minimal supply voltage. Additional power offered with a larger supply voltage is also converted into power loss here.
  • an improvement proposal is known in which an intelligent sensor is equipped with a sensor circuit.
  • the transmitter is operated at a measuring frequency that corresponds to a power consumption that is greater than the power available at the minimum current and minimum voltage across the current loop. If this leads to a deficit (i.e. the power consumed exceeds the permissible available power), the sensor circuit determines this deficit and causes the execution of the measurement program to be suspended until the deficit no longer exists.
  • the object of the invention is to provide a measuring device of the type mentioned at the outset which is capable of adapting its power requirement to the available power without the risk of incorrect displays of the measured value.
  • the total power consumed for fulfilling the measurement task should be used as precisely as possible in such a way that the speed and quality of the measurement are optimized. Theoretically, the total power that corresponds to the measured value to be displayed would be consumed by the correspondingly frequent function of the transmitter. In practice, however, for safety's sake there will still be a certain difference between the available power and the power consumed to fulfill the measurement task, so that there is no power deficit and therefore no malfunction of the sensor. The excess power is converted into power loss (heat) in the measuring device. The sum of the two powers consumed must be so large that the total current consumed by the sensor corresponds to a defined value. This value is specified for the sensor within a current loop (4 - 20 mA) by the measured value currently to be output.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the value of the constantly consumed current corresponds to the general requirements in connection with the communication protocol used.
  • the desired adaptation of the power consumed to carry out the measurement task to the available power is made possible without exceeding it by determining the current excess of power that should be converted into power loss.
  • the control unit of the sensor is able, by means of suitable measures with regard to the type and frequency of carrying out the measuring cycles, to approximate the power consumption of the measuring device to the predetermined maximum available power in such a way that the excess is minimized without a specific predetermined limit for to fall short of the surplus. (Ideally, the excess at this limit is at least approximately zero.)
  • the current excess can be determined either by directly measuring the excess current or the excess power. However, it is also possible indirectly to determine the current excess by measuring current or power consumed for carrying out the measurement task and measuring available power or knowledge of available current by forming the difference. If one chooses the way of indirect surplus determination, one can achieve a significant simplification with little disadvantage by dispensing with individual measurements for the determination of current or power and replacing them with suitable estimates and compliance with larger reserves.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • the invention is suitable for any measuring devices for process variables, provided that these measuring devices are given an external power consumption, usually a varying maximum power consumption. This is, for example, the specification of the power consumption when supplying by means of a current loop, because here (in each case varying with the measured value to be displayed) only as much power may be consumed as corresponds to the current that can flow in the supply lines to display the correct measured value ,
  • the invention is particularly suitable for sensors such as level sensors.
  • the invention is described below with reference to two embodiments, which are a radar fill level sensor on the one hand, and an ultrasonic fill level sensor on the other hand.
  • Such sensors are currently operated regularly via current loops or digital communications (Profibus PA, Fieldbus Foundation, ...) and are therefore exposed to the difficulties to be overcome according to the invention.
  • a preferred implementation of the invention uses a current stage which is generally switched on in parallel with the other components of the measuring device.
  • the current stage serves to consume the power (“power loss”) which remains when the power requirement of the measuring device in the measuring mode is deducted from the total power specified by the measured value display function.
  • This unused power surplus is how already stated, a measure of the reserve that is still available in the system for increasing the measuring performance without the deficit stated in the prior art (EP 0 687 375) occurring.
  • Such a current stage offers various options for measuring the excess power, as will be described below with reference to exemplary embodiments.
  • the current excess power can be measured directly. Alternatively, it can be predicted. Known data can be used for this
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) the measuring device, for example the relatively large power consumption of individual components.
  • a simpler solution consists of dividing the total available area, for example 4-20 mA, into sub-areas, each of which is assigned a specific frequency of measurement per unit of time. It is thus very easy to achieve that measurements are carried out relatively frequently in the sub-range which corresponds to the highest predetermined power decrease, while measurements are generally carried out less frequently in the sub-ranges which correspond to the lower available powers.
  • connection of the measuring device to a digital communication, or a connected current loop enables completely analog measures to achieve the same advantages.
  • a measuring device always consists of a generic part that corresponds to FIGS. 1, 2 or 7, and a connection to the supply according to FIGS. 3 to 6 or 8 to 13.
  • a first exemplary embodiment of a measuring arrangement according to the invention is a radar fill level sensor.
  • the sensor measures the level in a container.
  • the measured value is either via a current loop with e.g. 4 - 20 mA or via digital communication, e.g. a fieldbus.
  • Figure 1 shows part of such a radar sensor (101). The generic part is shown, which is independent of how the measured value is passed on.
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26)
  • a power supply unit (102) which is connected to supply lines (14) and (15) with a current stage, is used to supply energy to the sensor (101).
  • the sensor is controlled by a microcontroller (106), the program of which is located in a program memory (107). It uses an EEPROM (109) and a RAM (108) for its data.
  • the microcontroller controls the HF front end (103), which generates radar signals, sends them to the antenna (114) and processes the received signals. These signals are processed by the receiver (104) and digitally forwarded to the microcontroller by means of an A / D converter (105).
  • the microcontroller determines a measured value from the digital signals. After a possible conversion, it transmits this via a control line (16) to the current stage (see below), which adjusts a current depending on it, or to the digital interface, which forwards the measured value via digital communication.
  • the control lines (16) and (17) are used as a connection to the digital interface.
  • the microcontroller has the option of putting the RF front end, the receiver or other circuit parts into an idle state with reduced power consumption via standby signals, or to switch them off entirely, as described below.
  • Measuring lines (18) - (20) and an A / D converter (110), which is connected to the microcontroller (106), may be used to measure the current power consumption of the sensor.
  • the microcontroller has a mode with reduced power consumption. Capacitors (111), (112), and (113) reduce the current fluctuations that occur when the components are switched on and off.
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a similarly constructed ultrasonic sensor.
  • the sensor is controlled by a microcontroller (206) whose program is located in a program memory (207). It uses an EEPROM (209) and a RAM (208) for its data.
  • the microcontroller controls the ultrasound transmitter (203), which supplies control signals for the sound transducer (214).
  • the sound transducer (214) thereby generates sound waves that are emitted and emitted by a reflective medium be thrown back.
  • the sound converter converts the received signals into electrical signals which are fed to the receiver (204). This amplifies and filters the signal before it is detected by the microcontroller (206) by means of an A / D converter (205).
  • the microcontroller (206) uses this to determine a measured value, which it transmits via the control line (16) to the current stage, which adjusts a current depending on it, or to the digital interface, which forwards it via digital communication.
  • FIG. 3 A first preferred implementation of the solution according to the invention for the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2 is shown in FIG. It is used to measure the excess power, which is available for the optimization of the measuring device operation, by means of a current stage (302).
  • the measuring device in FIG. 3 is supplied with current by means of a current loop via the connections (11) and (12).
  • the current stage (302) is connected in parallel to the rest of the circuit of the measuring device.
  • the current stage monitors the total current via the voltage drop across a resistor (R301) and keeps it constant.
  • the current through the current stage is regulated so that the total current through the resistor (R301) remains constant and corresponds to the value specified by the control line (16).
  • the current that flows into the terminals of the measuring device is divided into a portion that flows into the supply line (14) and a portion that flows into the current stage (302).
  • the current through the supply line (14) is used by the measuring device for working, the current through the current stage is not used to supply the measuring device, it is a measure of the current excess power.
  • the microcontroller measures this excess, shown in FIG. 3 as a voltage measurement via a resistor (R302), and adjusts the current consumption of the sensor so that there is always a sufficient, albeit small, excess. If the excess decreases, parts of the measuring device (for example the transmission and reception area or the entire signal generation and processing area) are put into a power-saving idle state.
  • FIG. 4 shows alternative ways to build the current stage (402). It is here in series with the supply lines (14, 15). It is followed by a Zener diode (403) (alternatively an electronic circuit which has a variable current consumption depending on the voltage). (The electronic circuit is usually preferred.)
  • the total current of the complete measuring device is also sensed via a resistor (R401) and regulated accordingly. After the current stage, the current is divided into a part which is used to supply the measuring device (supply line + (14)) and an excess part which is taken up by the Zener diode. The excess is measured via the voltage drop across a resistor (R402), since the current through (R402) is a measure of the current power excess.
  • the determination of the excess power becomes more precise if one additionally measures the voltage on the supply line + (14) with the measuring line (18).
  • FIG. 13 shows an improved circuit compared to FIG. 4.
  • a current stage (1302) is connected in series with the supply lines. It is followed by a circuit (1303) which consumes excess power. To do this, it senses the voltage on the supply line + (14) and, with the help of a line (1304), the voltage in front of the current stage.
  • the circuit (1303) takes up just as much current that the voltage drop across the current stage (1302) is as small as possible to reduce power loss, but remains large enough so that the current stage can keep the current constant, even if the supply voltages fluctuate or the current consumption of the sensor.
  • a measure of the excess power therefore results from the current through the Circuit (1303), which is measured, for example, via the voltage drop at (R1302) with the help of the measuring line (20).
  • the determination of the excess power becomes more precise if one additionally measures the voltage on the supply line + (14) with the measuring line (18).
  • FIG. 5 shows a current stage (502) comparable to that in FIG. 3.
  • the current excess power is not measured directly.
  • the current requirement of the measuring device is determined via a resistor (R502).
  • a measure of the excess can be derived from the difference between the known current flowing in the current loop and the current requirement of the measuring device through (R502).
  • the excess power can be determined more precisely by an additional measurement of the voltage available on the supply line + (14) by means of the measuring line (19).
  • FIG. 6 represents a current stage (602), similar to FIG. 4.
  • the excess is not measured here directly, but rather the input power at the terminals of the measuring device and the power consumption that the measuring device requires for supply are determined .
  • the input power results from the known current flowing in the current loop and the input voltage measured via measuring line (19).
  • the power consumption that the measuring device requires for supply is determined from the current through (R602) and the voltage of supply + (14) measured via measuring line (18).
  • the difference between the two services is a measure of the current pending excess of service.
  • the power consumption of the measuring device (101, 102) is often essentially determined by one or more large consumers. If information about the power consumption of these components is obtained, one can make a statement about the power consumption of the measuring device, for example by assuming a worst-case value for the unknown power consumption of the other components.
  • the available power is determined, as shown, for example, in FIGS. 3 to 6, and the excess power is determined therefrom.
  • the microcontroller determines whether parts of the measuring device must be put into said idle state in order to control the power consumption of the measuring device.
  • FIG. 7 shows a radar sensor as a further preferred embodiment of the invention with the help of a measuring line (715) receives a statement about the power consumption of the receiver (704). It is irrelevant whether the sensor is powered by a current loop or digital communication. The same procedure can be carried out for an ultrasound sensor or a sensor with radar guided on the cable. It is only important to identify one or more main consumers whose current power requirements are determined.
  • the available power For a rough statement of how much excess is currently available, it may be sufficient to determine only the available power. This can e.g. determine from input current and input voltage.
  • the input current is known since it is predetermined by the microcontroller via the control line (16) of the current stage, and the input voltage is measured by means of a measuring line (18), as shown in FIGS. 8 and 9.
  • the idle states of the individual components can now be used to adapt the absorbed power of the sensor to the available power in such a way that a certain excess of power always remains.
  • FIGS. 10 and 11 show further simplifications preferred according to the invention.
  • the current currently required is shown as a voltage drop across the resistor (R1002) using the measuring line (18) or via (R1102) using the Measuring line (20) measured.
  • the microcontroller can regulate this current by controlling the idle states so that it always remains below the current available.
  • the current stage (1202) keeps the current constant at times when there is no communication.
  • the digital interface (1203) receives data from the microcontroller via the control line (16), which it transmits in modulated form to the current stage, which changes the current accordingly.
  • the type of modulation depends on the specifications of the digital communication used.
  • Data is received by the signals on the supply line + (14) or on the current stage (1202) being recognized by the digital interface (1203) and passed on demodulated via the control line (17) to the microcontroller.
  • the measurement of the excess is realized by measuring the voltage drop via (R1202) with the measuring line (18) or additionally the voltage on the supply line + (14) with the measuring line (19).
  • the other methods described so far can also be applied to measuring devices with digital communication.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Description

Meßeinrichtung zur Messung einer Prozeßvariablen
Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung zur Messung einer industriellen Prozeßvariablen bei vorgegebener maximaler Leistungsaufnahme durch die Meßeinrichtung. Spezieller betrifft die Erfindung eine Meßeinrichtung zum Anschluß an eine Stromschleife, insbesondere eine 4 - 20 mA-Stromschleife, oder an eine digitale Kommunikation.
Einrichtungen zur Messung einer Prozeßvariablen werden verwendet, um eine Prozeßvariable zu erfassen und die gemessenen Werte zur anschließenden Verarbeitung weiterzugeben. Die Weitergabe der gemessenen Werte kann über eine Stromschleife geschehen oder über eine digitale Kommunikation. In beiden Fällen ist es von Vorteil, wenn die Meßeinrichtung ihre benötigte Leistung aus den beiden Leitungen entnimmt, über die der Meßwert weitergegeben wird.
Bei der Weitergabe der Meßwerte über eine Stromschleife wird der Strom in der Stromschleife so eingestellt, daß seine Größe die Größe der Prozeßvariablen widerspiegelt. Es hat sich heutzutage ein Standard durchgesetzt, der Ströme zwischen 4 mA und 20 mA verwendet, wobei ein Strom von 4 mA durch die Stromschleife den maximalen (oder minimalen) Meßwert und ein Strom von 20 mA den minimalen (oder maximalen) Meßwert der Prozeßvariablen repräsentiert.
Diese Meßtechnik erweist sich als weitgehend störunempfindlich und hat große Verbreitung in industrieller Anwendung erfahren.
Einer Meßeinrichtung, die mittels einer Stromschleife versorgt wird, steht nur eine begrenzte Leistung zur Verfügung. Diese Leistung hängt von der Versorgungsspannung und dem (gemäß dem auszugebenden Meßwert) aktuell eingestellten Strom ab. Herkömmliche Meßeinrichtungen sind so dimensioniert, daß sie mit der minimal zur Verfügung stehenden Leistung auskommen, d.h. nur die bei minimalem Strom und minimaler Spannung anstehende Leistung benötigen. Steht mehr Leistung zur Verfügung, wird diese zusätzliche Leistung in einer Stromstufe in Verlustleistung umgesetzt und nicht in der Meßeinrichtung zur Verbesserung der Messung verwendet.
Meßeinrichtungen, die über eine digitale Kommunikation angesteuert werden, haben oft eine konstante Stromaufnahme, da dies für die Datenübertragung
ERSATZBLATT (REGEL 26} notwendig ist. Hier ist die zur Verfügung stehende Leistung abhängig von der angelegten Klemmenspannung. Herkömmliche Meßeinrichtungen sind auch hier so ausgelegt, daß die Meßschaltung eine konstante Leistungsaufnahme hat, die der Leistung bei minimaler Versorgungsspannung entspricht. Zusätzlich angebotene Leistung bei größerer Versorgungsspannung wird auch hier in Verlustleistung umgesetzt.
Aus EP 0 687 375 ist ein Verbesserungsvorschlag bekannt, bei dem ein intelligenter Meßwertgeber mit einer Fühlerschaltung ausgestattet wird. Der Meßwertgeber wird bei einer Meßfrequenz betrieben, die einer Leistungsaufnahme entspricht, die größer ist als die bei minimalem Strom und minimaler Spannung über die Stromschleife verfügbare Leistung. Kommt es dadurch zu einem Defizit (d.h. die verbrauchte Leistung übersteigt die zulässige verfügbare Leistung), dann ermittelt die Fühlerschaltung dieses Defizit und veranlaßt, daß die Ausführung des Meßprogramms ausgesetzt wird, bis das Defizit nicht mehr besteht.
Dies führt jedoch, neben anderen Problemen, zu wiederholter Ausgabe falscher Meßwerte, was nicht akzeptabel ist.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die ohne die Gefahr von Fehlanzeigen des Meßwertes in der Lage ist, ihren Leistungsbedarf an die zur Verfügung stehende Leistung anzupassen.
Dabei soll möglichst genau so der insgesamt aufgenommenen Leistung zur Erfüllung der Meßaufgabe verbraucht werden, daß zum einen Geschwindigkeit und Qualität der Messung optimiert werden. Theoretisch würde also die gesamte Leistung, die dem jeweils anzuzeigenden Meßwert entspricht, durch die entsprechend häufige Funktion des Meßwertgebers verbraucht. In der Praxis wird aber schon sicherheitshalber immer noch eine gewisse Differenz zwischen zur Verfügung stehender Leistung und zur Erfüllung der Meßaufgabe verbrauchter Leistung übrig bleiben, damit kein Leistungsdefizit und damit keine Fehlfunktion des Sensors entstehen kann. Der Überschuß an Leistung wird in der Meßeinrichtung in Verlustleistung (Wärme) umgesetzt. Die Summe beider aufgenommener Leistungen muß genau so groß sein, daß der insgesamt vom Sensor aufgenommene Strom einem definierten Wert entspricht. Dieser Wert ist beim Sensor innerhalb einer Stromschleife (4 - 20 mA) durch den aktuell auszugebenden Meßwert vorgegeben.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Beim digital kommunizierenden Sensor entspricht beispielsweise der Wert des konstant aufgenommenen Stroms den allgemeinen Vorgaben in Zusammenhang mit dem benutzten Kommunikationsprotokoll.
Zur Lösung der Aufgabe dienen erfindungsgemäß die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmalskombinationen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Grundsätzlich wird in den am meisten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung die gewünschte Anpassung der zur Durchführung der Meßaufgabe aufgenommenen Leistung an die zur Verfügung stehende Leistung ohne deren Überschreitung dadurch ermöglicht, daß der aktuelle Überschuß an Leistung, der in Verlustleistung umgesetzt werden müßte, bestimmt wird. Nach Ermittlung dieses aktuellen Überschusses ist die Kontrolleinheit des Sensors in der Lage, durch geeignete Maßnahmen bezüglich Art und Häufigkeit der Durchführung der Meßzyklen die Leistungsaufnahme der Meßeinrichtung an die vorgegebene maximal verfügbare Leistung so anzunähern, daß der Überschuß minimiert wird, ohne eine bestimmte vorgegebene Grenze für den Überschuß zu unterschreiten. (Ideal ist der Überschuß an dieser Grenze also wenigstens annähernd gleich Null.)
Die Bestimmung des aktuellen Überschusses kann entweder durch direkte Messung des überschüssigen Stroms oder der überschüssigen Leistung erfolgen. Es ist aber auch auf indirektem Weg möglich, durch Messung von Strom oder aufgenommener Leistung zur Durchführung der Meßaufgabe und Messung von zur Verfügung stehender Leistung bzw. Kenntnis von zur Verfügung stehendem Strom über Differenzbildung den aktuellen Überschuß zu ermitteln. Wählt man den Weg der indirekten Überschußbestimmung, kann man eine wesentliche Vereinfachung bei geringem Nachteil dadurch erreichen, daß auf einzelne Messungen zur Strom- bzw. Leistungsermittlung verzichtet wird und diese durch geeignete Schätzungen sowie Einhaltung größerer Reserven ersetzt werden.
Außerdem ist es oft möglich, sich bei der Ermittlung von zur Durchführung der Meßaufgabe aufgenommener Leistung auf die Leistungsaufnahme der Schaltungsteile zu beschränken, die bekanntermaßen am meisten ins Gewicht fallen.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die Erfindung eignet sich für beliebige Meßeinrichtungen für Prozeßvariable, sofern diesen Meßeinrichtungen extern eine Leistungsaufnahme, meist eine variierende maximale Leistungsaufnahme vorgegeben ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um die Vorgabe der Leistungsaufnahme bei Versorgung mittels einer Stromschleife, weil hier jeweils (mit dem anzuzeigenden Meßwert variierend) nur soviel Leistung maximal verbraucht werden darf, wie dem Strom entspricht, der zur Anzeige des richtigen Meßwertes in den Versorgungsleitungen fließen kann.
Es ist natürlich denkbar, daß sich die Begrenzung der Leistung, die die Meßeinrichtung verbrauchen darf, aus anderen Gesichtspunkten ergibt, beispielsweise bei der Verbindung mit einer digitalen Kommunikation oder aus ganz anderen Gründen.
Speziell eignet sich die Erfindung besonders für Sensoren wie beispielsweise Füllstands-Sensoren. Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsformen beschrieben, bei denen es sich einerseits um einen Radar- Füllstandssensor, andererseits um einen Ultraschall-Füllstandssensor handelt. Solche Sensoren werden heute regelmäßig über Stromschleifen oder digitale Kommunikationen (Profibus PA, Fieldbus Foundation, ...) betrieben und sind daher den erfindungsgemäß zu überwindenden Schwierigkeiten ausgesetzt.
Eine bevorzugte Realisierung der Erfindung verwendet eine Stromstufe, die generell parallel zu den übrigen Komponenten der Meßeinrichtung eingeschaltet wird. Die Stromstufe dient dazu, die Leistung zu verbrauchen („Verlustleistung"), die übrig bleibt, wenn man von der insgesamt (durch die Meßwert- Anzeigefunktion) vorgegebenen Leistung den Leistungsbedarf der Meßeinrichtung im Meßbetrieb in Abzug bringt. Dieser nicht verbrauchte Leistungsüberschuß ist, wie schon angegeben, ein Maß für die Reserve, die im System für eine Steigerung der Meßleistung noch zur Verfügung steht, ohne daß es zu dem im Stand der Technik (EP 0 687 375) angegebenen Defizit kommt.
Eine solche Stromstufe bietet verschiedene Möglichkeiten zur Messung des Leistungsüberschusses, wie im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen noch beschrieben werden wird.
Hierzu kann der momentane Leistungsüberschuß direkt gemessen werden. Er kann alternativ dazu auch vorausgeschätzt werden. Dazu können bekannte Daten
ERSATZBLAπ (REGEL 26) der Meßeinrichtung, beispielsweise der relativ große Leistungsverbrauch einzelner Komponenten, herangezogen werden.
Es ist auch nicht immer nötig, eine dauernde Messung oder Berechnung des sich stets ändernden Leistungsbedarfes vorzunehmen. Eine einfachere Lösung besteht darin, den insgesamt zur Verfügung stehenden Bereich, also beispielsweise 4 - 20 mA, in Unterbereiche aufzuteilen, denen jeweils eine bestimmte Häufigkeit der Messung pro Zeiteinheit zugewiesen wird. So läßt sich sehr einfach erreichen, daß in dem Unterbereich, der der höchsten vorgegebenen Leistungsabnahme entspricht, relativ häufig gemessen wird, während in den Unterbereichen, die geringeren verfügbaren Leistungen entsprechen, grundsätzlich entsprechend weniger häufig gemessen wird.
Es muß dann nur noch überwacht werden, in welchem dieser Unterbereiche das System gerade arbeitet, was beispielsweise bei Anschluß einer 4 - 20 mA Stromschleife davon abhängt, welcher Meßwert ausgegeben werden muß und welchem Strom dies dann entspricht, um dann die Betriebsweise entsprechend zu wählen.
Der Anschluß der Meßeinrichtung an eine digitale Kommunikation, oder eine damit verbundene Stromschleife, ermöglicht völlig analoge Maßnahmen zur Erreichung der gleichen Vorteile.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung am Beispiel erfindungsgemäßer Meßeinrichtungen beschrieben. Eine Meßeinrichtung besteht dabei immer aus einem gattungsgemäßen Teil, der den Figuren 1 , 2 oder 7 entspricht, sowie einer Anbindung an die Versorgung entsprechend den Figuren 3 bis 6 oder 8 bis 13.
Eine erste beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßanordnung ist ein Radar-Füllstandssensor. Der Sensor mißt den Füllstand in einem Behälter. Der gemessene Wert wird entweder über eine Stromschleife mit z.B. 4 - 20 mA oder über eine digitale Kommunikation, z.B. einen Feldbus, weitergegeben.
Figur 1 zeigt einen Teil eines solchen Radar-Sensors (101). Dargestellt ist der gattungsgemäße Teil, der unabhängig davon ist, wie der gemessene Wert weitergegeben wird.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Zur Energieversorgung des Sensors (101) dient ein Netzteil (102), das mit Versorgungsleitungen (14) und (15) mit einer Stromstufe verbunden ist.
Gesteuert wird der Sensor von einem MikroController (106), dessen Programm sich in einem Programmspeicher (107) befindet. Er verwendet für seine Daten ein EEPROM (109) und ein RAM (108). Der MikroController steuert das HF-Frontend (103), das Radar-Signale erzeugt, an die Antenne (114) schickt und die empfangenen Signale aufbereitet. Diese Signale werden vom Empfänger (104) aufbereitet und mittels eines A/D-Wandlers (105) digitalisiert an den MikroController weitergeleitet. Aus den digitalen Signalen bestimmt der Mikro- controller einen Meßwert. Diesen gibt er nach einer eventuellen Umwandlung über eine Steuerleitung (16) weiter an die Stromstufe (vgl. weiter unten), die davon abhängig einen Strom einstellt, oder an die digitale Schnittstelle, die den Meßwert über eine digitale Kommunikation weitergibt. Die Steuerleitungen (16) und (17) werden dabei als Verbindung zur digitalen Schnittstelle benutzt. Zur Reduktion der aufgenommenen Leistung hat der Mikrocontroller die Möglichkeit, das HF- Frontend, den Empfänger oder andere Schaltungsteile über Stand-by-Signale in einen Ruhezustand mit verminderter Leistungs-aufnahme zu versetzen, bzw. diese ganz auszuschalten, wie weiter unten beschrieben. Zur Messung der aktuellen Leistungsaufnahme des Sensors dienen gegebenenfalls Meßleitungen (18) - (20) und ein A/D-Wandler (110), der mit dem Mikrocontroller (106) verbunden ist. Der Mikrocontroller hat einen Modus mit verminderter Stromaufnahme. Kondensatoren (111), (112), und (113) mindern die Stromschwankungen, die beim Ein- und Ausschalten der Komponenten entstehen.
Durch Ändern der Dauer und Häufigkeit, mit der der Mikrocontroller die einzelnen Komponenten in den Ruhezustand versetzt, kann er den Leistungsbedarf des Sensors beeinflussen.
Figur 2 zeigt als zweite beispielhafte Ausführungsform einen ähnlich aufgebauten Ultraschall-Sensor. Gesteuert wird der Sensor von einem Mikrocontroller (206), dessen Programm sich in einem Programmspeicher (207) befindet. Er verwendet für seine Daten ein EEPROM (209) und ein RAM (208).
Der Mikrocontroller steuert den Ultraschallsender (203), der Ansteuersignale für den Schallwandler (214) liefert. Der Schallwandler (214) erzeugt dadurch Schallwellen, die ausgesendet und von einem reflektierenden Medium zurückgeworfen werden. Die empfangenen Signale wandelt der Schallwandler in elektrische Signale, die dem Empfänger (204) zugeführt werden. Dieser verstärkt und filtert das Signal, bevor es mittels A/D-Wandler (205) vom Mikrocontroller (206) erfaßt wird. Der Mikrocontroller (206) bestimmt daraus einen Meßwert, den er nach einer eventuellen Umwandlung über die Steuerleitung (16) an die Stromstufe, die davon abhängig einen Strom einstellt, oder an die digitale Schnittstelle weitergibt, die diesen über eine digitale Kommunikation weiterleitet.
Eine erste bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung für die Ausführungsbeispiele gemäß Figuren 1 und 2 ist in Figur 3 dargestellt. Sie dient zur Messung des Leistungsüberschusses, der für die Optimierung des Meßeinrichtungsbetriebs jeweils zur Verfügung steht, mittels einer Stromstufe (302). Die Meßeinrichtung in Figur 3 wird mit einer Stromschleife über die Anschlüsse (1 1) und (12) mit Strom versorgt.
Die Stromstufe (302) ist parallel zur restlichen Schaltung der Meßeinrichtung geschaltet. Die Stromstufe überwacht den Summenstrom über den Spannungsabfall an einem Widerstand (R301) und hält ihn konstant. Der Strom durch die Stromstufe wird so geregelt, daß der Summenstrom durch den Widerstand (R301) konstant bleibt und dem durch die Steuerleitung (16) vorgegebenen Wert entspricht.
Der Strom, der in die Klemmen der Meßeinrichtung fließt, teilt sich auf in einen Anteil, der in die Versorgungsleitung (14) fließt, und einen Anteil, der in die Stromstufe (302) fließt. Der Strom durch die Versorgungsleitung (14) wird von der Meßeinrichtung zum Arbeiten verwendet, der Strom durch die Stromstufe wird nicht für die Versorgung der Meßeinrichtung genutzt, er ist ein Maß für den aktuellen Leistungsüberschuß. Der Mikrocontroller mißt diesen Überschuß, in Figur 3 dargestellt als Spannungsmessung über einen Widerstand (R302), und stellt den Stromverbrauch des Sensors so ein, daß immer ein ausreichender, wenn auch möglichst kleiner Überschuß vorhanden ist. Verringert sich der Überschuß, werden Teile der Meßeinrichtung (z.B. der Sende- und Empfangsbereich, oder auch der gesamte Signalerzeugungs- und Verarbeitungsbereich) in einen stromsparenden Ruhezustand versetzt. Es ist möglich, bei entsprechender Verringerung des Überschusses eine zeitweise Aussetzung des Betriebes zu realisieren, wie im Stand der Technik (EP 0 687 375) beschrieben. Dadurch, daß man immer einen kleinen Überschuß fließen läßt, hat die Stromstufe die Möglichkeit, kurzzeitige Schwankungen in der Leistungsbilanz auszugleichen, ohne daß es zu einem Defizit kommt. Schwankungen können z.B. eine kurzzeitig erhöhte Leistungsaufnahme oder eine Schwankung der Versorgungsspannung sein.
Eine exaktere Messung des Leistungsüberschusses ergibt sich, wenn man zusätzlich die Spannung an der Versorgungsleitung + (14) mit Hilfe der Meßleitung (19) mißt. Man erhält dann durch Multiplikation von Strom und Spannung direkt die überschüssige Leistung.
Figur 4 zeigt alternative Möglichkeiten, die Stromstufe (402) aufzubauen. Sie befindet sich hier in Reihe zu den Versorgungsleitungen (14, 15). Ihr ist eine Z- Diode (403) (alternativ eine elektronische Schaltung, die eine variable Stromaufnahme abhängig von der Spannung besitzt) nachgeschaltet. (Die elektronische Schaltung ist üblicherweise zu bevorzugen.) Wie oben, gemäß Figur 3, wird auch hier der Summenstrom der kompletten Meßeinrichtung über einen Widerstand (R401) gefühlt und dementsprechend geregelt. Der Strom teilt sich nach der Stromstufe auf in einen Teil, der zur Versorgung der Meßeinrichtung verwendet wird (Versorgungsleitung + (14)) und einen überschüssigen Teil, der von der Z-Diode aufgenommen wird. Die Messung des Überschusses geschieht über den Spannungsabfall über einem Widerstand (R402), da der Strom durch (R402) ein Maß für den aktuellen Leistungsüberschuß ist.
Die Bestimmung des Leistungsüberschusses wird genauer, wenn man zusätzlich die Spannung an der Versorgungsleitung + (14) mit der Meßleitung (18) mißt.
In Figur 13 ist eine gegenüber Figur 4 verbesserte Schaltung dargestellt. Eine Stromstufe (1302) ist in Reihe zu den Versorgungsleitungen geschaltet. Ihr ist eine Schaltung (1303) nachgeschaltet, die überschüssige Leistung aufnimmt. Dazu fühlt sie die Spannung an der Versorgungsleitung + (14) und mit Hilfe eine Leitung (1304) die Spannung vor der Stromstufe. Die Schaltung (1303) nimmt dabei genau so viel Strom auf, daß der Spannungsabfall über der Stromstufe (1302) zur Verringerung von Verlustleistung möglichst klein wird, aber groß genug bleibt, so daß die Stromstufe den Strom konstant halten kann, auch wenn Schwankungen der Versorgungsspannungen oder der Stromaufnahme des Sensors auftreten. Ein Maß für die überschüssige Leistung ergibt sich daher aus dem Strom durch die Schaltung (1303), der z.B. über den Spannungsabfall an (R1302) mit Hilfe der Meßleitung (20) gemessen wird.
Die Bestimmung des Leistungsüberschusses wird genauer, wenn man zusätzlich die Spannung an der Versorgungsleitung + (14) mit der Meßleitung (18) mißt.
In Figur 5 ist eine Stromstufe (502) vergleichbar zu der in Figur 3 gezeigt. Im Unterschied dazu wird hier der momentane Leistungsüberschuß nicht direkt gemessen. Über einen Widerstand (R502) wird der Strombedarf der Meßeinrichtung ermittelt. Aus der Differenz zwischen dem bekannten Strom, der in der Stromschleife fließt, und dem Strombedarf der Meßeinrichtung durch (R502) läßt sich ein Maß für den Überschuß ableiten. Auch hier kann die überschüssige Leistung genauer durch eine zusätzliche Messung der an der Versorgungsleitung + (14) zur Verfügung stehenden Spannung mittels Meßleitung (19) ermittelt werden.
Figur 6 stellt eine Stromstufe (602) dar, ähnlich Figur 4. Im Unterschied zur Meßeinrichtung nach Figur 4 wird hier jedoch nicht direkt der Überschuß gemessen, sondern die Eingangsleistung an den Klemmen der Meßeinrichtung und die Leistungsaufnahme, die die Meßeinrichtung zur Versorgung benötigt, bestimmt. Die Eingangsleistung ergibt sich aus dem bekannten Strom, der in der Stromschleife fließt, und der über Meßleitung (19) gemessenen Eingangsspannung. Die Leistungsaufnahme, die die Meßeinrichtung zur Versorgung benötigt, wird aus dem Strom durch (R602) und der über Meßleitung (18) gemessenen Spannung der Versorgung + (14) bestimmt. Die Differenz beider Leistungen ist ein Maß für den aktuell anstehenden Überschuß an Leistung.
Häufig ist der Leistungsverbrauch der Meßeinrichtung (101 , 102) im wesentlichen bestimmt durch ein oder mehrere große Verbraucher. Erhält man eine Information über den Leistungsverbrauch dieser Komponenten, kann man eine Aussage über den Leistungsverbrauch der Meßeinrichtung machen, indem man z.B. für den unbekannten Leistungsverbrauch der anderen Komponenten einen Worst-Case- Wert annimmt. Zusätzlich wird die zur Verfügung stehende Leistung bestimmt, wie z.B. in den Figuren 3 bis 6 dargestellt und daraus der Leistungsüberschuß bestimmt. Anhand des Leistungsüberschusses bestimmt der Mikrocontroller, ob Teile der Meßeinrichtung in den besagten Ruhezustand versetzt werden müssen, um den Leistungsverbrauch der Meßeinrichtung zu steuern. Figur 7 zeigt hierfür als weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung einen Radar-Sensor, der mit Hilfe einer Meßleitung (715) eine Aussage über die Leistungsaufnahme des Empfängers (704) erhält. Ob der Sensor hierbei mittels einer Stromschleife oder einer digitalen Kommunikation versorgt wird, ist unerheblich. Bei einem Ultraschall-Sensor oder einem Sensor mit am Seil geführtem Radar ist das gleiche Vorgehen durchführbar. Wichtig ist hierbei nur, einen oder mehrere Hauptverbraucher auszumachen, deren aktueller Leistungsbedarf bestimmt wird.
Es ist möglich, die oben beschriebenen Einrichtungen zu vereinfachen. Solche Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand Figuren 8 und 9 erläutert.
Für eine grobe Aussage, wieviel Überschuß momentan vorhanden ist, kann es ausreichen, nur die zur Verfügung stehende Leistung zu ermitteln. Diese läßt sich z.B. aus Eingangsstrom und Eingangsspannung bestimmen. Der Eingangsstrom ist bekannt, da er vom Mikrocontroller über die Steuerleitung (16) der Stromstufe vorgegeben wird, die Eingangsspannung wird, wie in den Figuren 8 und 9 gezeigt, mittels einer Meßleitung (18) gemessen. Abhängig von der ermittelten zur Verfügung stehenden Leistung können nun die Ruhezustände der einzelnen Komponenten dazu verwendet werden, die aufgenommene Leistung des Sensors der zur Verfügung stehenden Leistung so anzupassen, daß immer ein gewisser Leistungsüberschuß bestehen bleibt.
Eine hierauf aufbauende Vereinfachung besteht darin, die Eingangsspannung nicht zu messen, die Meßleitung (18) in den Figuren 8 und 9 ist dann nicht notwendig. Anhand des eingestellten Stromes, der nicht gemessen werden muß, da er vom Mikrocontroller über die Steuerleitung (16) der Stromstufe vorgegeben wird, kann man eine Aussage über die zur Verfügung stehende Leistung treffen. Bei maximalem Strom, z.B. 20 mA, steht selbst bei minimaler Spannung relativ viel Leistung zur Verfügung, erst bei relativ kleinen Strömen, z.B. nahe 4 mA, kann wenig Leistung zur Verfügung stehen. Es reicht daher aus, die Steuerung der Ruhezustände nur abhängig vom eingestellten Strom auszurichten und die Dauer und Häufigkeit, mit der die Ruhezustände aktiviert werden, so einzustellen, daß auch bei minimaler Eingangsspannung und maximalem Leistungsverbrauch der einzelnen Komponenten die zur Verfügung stehende Leistung nicht überschritten wird.
Weitere erfindungsgemäß bevorzugte Vereinfachungen zeigen die Figuren 10 und 11. Hier wird nur der momentan benötigte Strom als Spannungsabfall über den Widerstand (R1002) mit Hilfe der Meßleitung (18) bzw. über (R1102) mit Hilfe der Meßleitung (20) gemessen. Der Mikrocontroller kann diesen Strom durch Steuerung der Ruhezustände so regeln, daß er immer unter dem aktuell zur Verfügung stehenden Strom bleibt.
Ausgehend von Figur 7 ist es möglich als weitere Vereinfachung nur den Leistungsbedarf eines oder mehrerer Hauptverbraucher zu bestimmen und davon abhängig die Ruhezustände der Komponenten zu steuern, ohne die zur Verfügung stehende Leistung zu bestimmen.
Bei Meßeinrichtungen mit Anschluß an eine digitale Kommunikation, z.B. einem Feldbus, stellen sich ähnliche Ansprüche an die Meßeinrichtung. Der Strom, den die Meßeinrichtung dem digitalen Bus entnehmen darf, muß konstant sein, er ist üblicherweise fest eingestellt. Auch hier gibt es die Notwendigkeit, die Leistungsaufnahme der Meßeinrichtung dem Leistungsangebot anzupassen. Die Art und Weise, wie dies zu realisieren ist, entspricht den bisherigen Ausführungen. Es ist lediglich zu beachten, daß der Strom durch die Stromstufe nicht vom Meßwert abhängt, sondern üblicherweise fest eingestellt ist.
Beispielhaft ist in Figur 12 ein Teil einer solchen Meßeinrichtung dargestellt. Die Stromstufe (1202) hält den Strom in Zeiten, wenn keine Kommunikation stattfindet, konstant. Zum Senden digitaler Signale erhält die digitale Schnittstelle (1203) über die Steuerleitung (16) vom Mikrocontroller Daten, die sie in modulierter Form an die Stromstufe weitergibt, welche den Strom entsprechend verändert. Die Art der Modulation hängt von den Spezifikationen der verwendeten digitalen Kommunikation ab. Daten werden empfangen, indem die Signale an der Versorgungsleitung + (14) oder an der Stromstufe (1202) von der digitalen Schnittstelle (1203) erkannt und demoduliert über die Steuerleitung (17) an den Mikrocontroller weitergeleitet werden. Die Messung des Überschusses wird, wie in Figur 3 bereits dargelegt, realisiert, indem der Spannungsabfall über (R1202) mit der Meßleitung (18) gemessen wird oder zusätzlich die Spannung an der Versorgungsleitung + (14) mit der Meßleitung (19). Genauso sind die anderen bisher beschriebenen Verfahren auf Meßeinrichtungen mit digitaler Kommunikation anwendbar.

Claims

Patentansprüche
1. Meßeinrichtung zur Messung einer Prozeßvariablen bei vorgegebener maximaler Leistungsaufnahme durch die Meßeinrichtung, insbesondere zum Anschluß an eine Stromschleife, wie etwa eine 4 - 20 mA Stromschleife, oder an eine digitale Kommunikation, mit Einrichtungen zur Regelung des Meßbetriebs der Meßeinrichtung in Anpassung an die vorgegebene Leistungsaufnahme, bei welcher die Regelungseinrichtungen (302, 402, 502, 602, 802, 902, 1002, 1102, 1202, 1302; 403, 603, 903, 1103, 1203, 1303; 106, 206, 706) die Leistungsaufnahme durch den Meßbetrieb der Meßeinrichtung (101 , 201 , 301 , 401 , 501 , 601 , 701 , 801 , 901 , 1001 , 1101 , 1201 , 1301 ) so regeln, daß diese Leistungsaufnahme der vorgegebenen Leistungsaufnahme angenähert wird, ohne daß die vorgegebene Leistungsaufnahme überschritten wird.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 , bei der die vorgegebene Leistungsaufnahme durch einen vorgegebenen Strom und/oder eine vorgegebene Versorgungsspannung bestimmt ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Regelungseinrichtung den Leistungsbedarf für den Meßbetrieb der Meßeinrichtung abhängig vom vorgegebenen Strom, von der Versorgungsspannung oder der aus beiden bestimmten Leistung einstellt.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Regelungseinrichtung den Leistungsbedarf für den Meßbetrieb der kompletten Meßeinrichtung bzw. wenigstens eines Hauptverbrauchers (704) der Meßeinrichtung (701) mißt oder vorausschätzt und den Meßbetrieb in Anspruch auf das Ergebnis regelt.
5. Meßeinrichtung nach Ansprüchen 1 - 4, bei der die Regelungseinrichtung den Leistungsüberschuß mißt oder vorausschätzt, um den die vorgegebene Leistungsaufnahme der Meßeinrichtung die Leistungsaufnahme für den Meßbetrieb übersteigt, und den Meßbetrieb so regelt, daß der Leistungsüberschuß minimiert wird.
6. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, zum Anschluß an eine Stromschleife (11 ,12) mit einem Mikroprozessor (106, 206, 706), einem Programmspeicher (107, 207, 707), der ein Programm zur Ausführung durch den Mikroprozessor speichert, einem oder mehreren EEPROM- und/oder RAM- Bausteinen (108, 208. 708; 109, 209, 709), Schaltungselementen (103, 104; 203, 204; 703, 704), die einen Betriebsmodus und einen stromsparenden Ruhezustand besitzen, und einer vom Mikroprozessor gesteuerten Stromstufe (302, 402, 502, 602, 802, 902, 1002, 1102, 1302), die die Größe eines in der Stromschleife fließenden Stromes derart regelt, daß sie auf vorgegebene Weise mit der Größe des Meßwertes der Prozeßvariablen korreliert, indem sie eine die Größe des Meßwertes übertreffende Überschußleistung in der Stromstufe in Verlustleistung umsetzt, wobei abhängig vom eingestellten Strom durch die Stromschleife und/oder abhängig von der Versorgungs-spannung die Ausführung des Meßprogramms vom Mikroprozessor unterbrochen wird.
7. Meßeinrichtung nach Anspruch 6, bei der abhängig vom eingestellten Strom durch die Stromschleife und/oder von der Versorgungsspannung die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor eingestellt wird.
8. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, zum Anschluß an eine Stromschleife (11 ,12) mit einem Mikroprozessor (106, 206, 706), einem Programmspeicher (107, 207, 707), der ein Programm zur Ausführung durch den Mikroprozessor speichert, einem oder mehreren EEPROM- und/oder RAM- Bausteinen (108, 208, 708; 109, 209, 709), Schaltungselementen (103, 104; 203, 204; 703, 704), die einen Betriebsmodus und einen stromsparenden Ruhezustand besitzen, und einer vom Mikroprozessor gesteuerten Stromstufe (302, 402, 502, 1302), die die Größe eines in der Stromschleife fließenden Stromes derart regelt, daß sie auf bestimmte vorgegebene Weise mit der Größe des Meßwertes der Prozeßvariablen korreliert, indem sie eine die Größe des Meßwertes übertreffende Überschußleistung in der Stromstufe in Verlustleistung umsetzt, wobei die in der Stromstufe (302, 402, 502, 1302) in Verlustleistung umgesetzte Überschußleistung gemessen wird und, falls diese Überschußleistung über einem bestimmten vorgegebenen Wert liegt, die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor erhöht wird, und, falls die Überschußleistung unter einem bestimmten vorgegebenen Wert liegt, die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor erniedrigt wird.
9. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, zum Anschluß an eine digitale Kommunikation (8,9) mit einem Mikroprozessor (106, 206, 706), einem Programmspeicher (107, 207, 707), der ein Programm zur Ausführung durch den Mikroprozessor speichert, einem oder mehreren EEPROM- und/oder RAM- Bausteinen (108, 208. 708; 109, 209, 709), Schaltungselementen (103, 104; 203, 204; 703, 704), die einen Betriebsmodus und einen stromsparenden Ruhezustand besitzen, und einer vom Mikroprozessor gesteuerten Stromstufe (1202), wobei abhängig von der Versorgungsspannung die Ausführung des Meßprogramms vom Mikroprozessor unterbrochen wird.
10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, bei der abhängig von der Versorgungsspannung die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor eingestellt, wird.
1 1. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 5, zum Anschluß an eine digitale Kommunikation (8,9), mit einem Mikroprozessor (106, 206, 706), einem Programmspeicher (107, 207, 707), der ein Programm zur Ausführung durch den Mikroprozessor speichert, einem oder mehreren EEPROM- und/oder RAM- Bausteinen (108, 208, 708; 109, 209, 709), Schaltungselementen (103, 104; 203, 204; 703, 704), die einen Betriebsmodus und einen stromsparenden Ruhezustand besitzen, und einer vom Mikroprozessor gesteuerten Stromstufe (1202), die eine Überschußleistung in der Stromstufe in Verlustleistung umsetzt, wobei die in der Stromstufe (1202) in Verlustleistung umgesetzte Überschußleistung gemessen wird und, falls diese Überschußleistung über einem bestimmten vorgegebenen Wert liegt, die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor erhöht wird, und, falls die Überschußleistung unter einem bestimmten vorgegebenen Wert liegt, die Anzahl der Meßzyklen pro Zeitintervall vom Mikroprozessor erniedrigt wird.
EP01947296A 2000-07-17 2001-05-19 Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen Revoked EP1301914B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10034684 2000-07-17
DE10034684A DE10034684A1 (de) 2000-07-17 2000-07-17 Meßeinrichtung zur Messung einer Prozeßvariablen
PCT/EP2001/005769 WO2002007124A1 (de) 2000-07-17 2001-05-19 Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1301914A1 true EP1301914A1 (de) 2003-04-16
EP1301914B1 EP1301914B1 (de) 2004-03-10

Family

ID=7649187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01947296A Revoked EP1301914B1 (de) 2000-07-17 2001-05-19 Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6512358B2 (de)
EP (1) EP1301914B1 (de)
AT (1) ATE261606T1 (de)
AU (1) AU2001269022A1 (de)
DE (2) DE10034684A1 (de)
WO (1) WO2002007124A1 (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10102791B4 (de) * 2001-01-22 2004-04-15 Ifm Electronic Gmbh Elektrischer Meßumformer
DE10125387A1 (de) * 2001-05-23 2002-12-05 Siemens Ag Verfahren zum Betreiben eines Netzwerks mit drahtloser Datenübertragung sowie Teilnehmer für ein derartiges Netzwerk
US6680690B1 (en) 2003-02-28 2004-01-20 Saab Marine Electronics Ab Power efficiency circuit
US7280048B2 (en) * 2003-08-07 2007-10-09 Rosemount Inc. Process control loop current verification
US7018800B2 (en) * 2003-08-07 2006-03-28 Rosemount Inc. Process device with quiescent current diagnostics
WO2007002769A1 (en) * 2005-06-27 2007-01-04 Rosemount Inc. Field device with dynamically adjustable power consumption radio frequency communication
DE102006058925A1 (de) * 2006-12-12 2008-06-19 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102006060921A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-26 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße
DE102007021099A1 (de) 2007-05-03 2008-11-13 Endress + Hauser (Deutschland) Ag + Co. Kg Verfahren zum Inbetriebnehmen und/oder Rekonfigurieren eines programmierbaren Feldmeßgeräts
DE102007058608A1 (de) 2007-12-04 2009-06-10 Endress + Hauser Flowtec Ag Elektrisches Gerät
DE102008016940A1 (de) 2008-04-01 2009-10-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Verfahren zur Bestimmung und/oder Überwachung des Füllstands eines Mediums in einem Behälter
DE102008022373A1 (de) 2008-05-06 2009-11-12 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßgerät sowie Verfahren zum Überwachen eines Meßgeräts
EP2321813B1 (de) * 2008-07-31 2014-09-03 Micro Motion, Inc. Businstrument und Verfahren zur prädiktiven Begrenzung des Stromverbrauchs in einem Zweidraht-Instrumentationsbus
WO2011131399A1 (de) 2010-04-19 2011-10-27 Endress+Hauser Flowtec Ag Treiberschaltung für einen messwandler sowie damit gebildetes messsystem
DE202010006553U1 (de) 2010-05-06 2011-10-05 Endress + Hauser Flowtec Ag Elektronisches Meßgerät mit einem Optokoppler
DE102010030924A1 (de) 2010-06-21 2011-12-22 Endress + Hauser Flowtec Ag Elektronik-Gehäuse für ein elektronisches Gerät bzw. damit gebildetes Gerät
DE102010063949A1 (de) 2010-12-22 2012-06-28 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Messgerät
DE102011076838A1 (de) 2011-05-31 2012-12-06 Endress + Hauser Flowtec Ag Meßgerät-Elektronik für ein Meßgerät-Gerät sowie damit gebildetes Meßgerät-Gerät
US9020768B2 (en) 2011-08-16 2015-04-28 Rosemount Inc. Two-wire process control loop current diagnostics
DE102012109010A1 (de) * 2012-09-25 2014-03-27 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Messgerät der Prozessautomatisierungstechnik
US10367612B2 (en) 2015-09-30 2019-07-30 Rosemount Inc. Process variable transmitter with self-learning loop diagnostics
DE102016114860A1 (de) 2016-08-10 2018-02-15 Endress + Hauser Flowtec Ag Treiberschaltung sowie damit gebildete Umformer-Elektronik bzw. damit gebildetes Meßsystem
US11592891B2 (en) * 2019-10-15 2023-02-28 Dell Products L.P. System and method for diagnosing resistive shorts in an information handling system
DE102022119145A1 (de) 2022-07-29 2024-02-01 Endress+Hauser Flowtec Ag Anschlussschaltung für ein Feldgerät und Feldgerät

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE6912918U (de) 1969-03-25 1969-09-18 Varta Ag Vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von negativer aktiver masse fuer alkalische akkumulatoren
JPS5933656A (ja) * 1982-08-18 1984-02-23 Nec Corp リ−ル固定機構
EP0101528B1 (de) 1982-08-19 1989-11-08 Honeywell Inc. Analoge Zweidrahtübertragungssysteme
US4718776A (en) * 1985-08-12 1988-01-12 Ball Corporation Portable monitoring device and method
DE3615463A1 (de) * 1986-05-07 1987-11-12 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zur signaluebertragung in einer messanordnung
DE3632840A1 (de) * 1986-09-26 1988-04-07 Endress Hauser Gmbh Co Verfahren und anordnung zur uebertragung binaer codierter informationen in einer messanordnung
US4804958A (en) 1987-10-09 1989-02-14 Rosemount Inc. Two-wire transmitter with threshold detection circuit
DE3742119A1 (de) * 1987-12-11 1989-06-22 Siemens Ag Datenverarbeitungssystem
US4939455A (en) * 1988-09-02 1990-07-03 Hamilton Standard Controls, Inc. Sensor having two-wire connection to load
DE4019523A1 (de) * 1990-06-19 1992-01-09 Decher Dieter Anordnung zum steuern des stromverbrauchs eines abnehmers
FR2668257B1 (fr) * 1990-10-18 1994-05-13 Telemecanique Detecteur du type deux fils a tension regulee.
US5648766A (en) * 1991-12-24 1997-07-15 Motorola, Inc. Circuit with supply voltage optimizer
US5416723A (en) * 1993-03-03 1995-05-16 Milltronics Ltd. Loop powered process control transmitter
US5650571A (en) * 1995-03-13 1997-07-22 Freud; Paul J. Low power signal processing and measurement apparatus
DE59509491D1 (de) * 1995-05-24 2001-09-13 Endress Hauser Gmbh Co Anordnung zur leitungsgebundenen Energieversorgung eines Signalgebers vom Singnalempfänger
DE19723645B4 (de) * 1997-06-05 2006-04-13 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
US5959372A (en) * 1997-07-21 1999-09-28 Emerson Electric Co. Power management circuit
EP0927982B2 (de) * 1997-12-30 2011-11-23 Endress + Hauser GmbH + Co. KG Messumformer-Speisegerät

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0207124A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AU2001269022A1 (en) 2002-01-30
DE50101670D1 (de) 2004-04-15
ATE261606T1 (de) 2004-03-15
DE10034684A1 (de) 2002-01-31
WO2002007124A1 (de) 2002-01-24
US6512358B2 (en) 2003-01-28
EP1301914B1 (de) 2004-03-10
US20020005713A1 (en) 2002-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1301914B1 (de) Messeinrichtung zur messung einer prozessvariablen
EP0883097B1 (de) Anordnung zur Signalübertragung zwischen einer Geberstelle und einer Empfangsstelle
DE69932554T2 (de) Stromversorgungseinrichtung und Verfahren für ein mobiles Fernsprech- Endgerät
DE10019248B4 (de) Ventilpositionsgeber mit Strom/Pneumatik-Wandler und Verfahren zum Steuern eines Ventilpositionsgebers
EP2641062B1 (de) MESSGERÄT ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG MINDESTENS EINER PROZESSGRÖßE
EP1989519B1 (de) Potentialtrennung für ein füllstandradar
EP3447455B1 (de) Füllstandmessgerät mit serieller anordnung von funktionseinheiten
EP3187836B1 (de) Signallaufzeit-füllstandsensor mit langzeit-energiespeicher
WO2002045045A1 (de) Elektronische messvorrichtung zur erfassung einer prozesswvariablen, und verfahren zum betreiben einer solchen messvorrichtung
EP1966876A1 (de) Schaltungsanordnung zur versorgung eines feldgerätes der automatisierungstechnik
DE10034685B4 (de) Energiesparschaltung
EP2210156A1 (de) Verfahren zum betreiben eines feldgerätes
DE10304683B4 (de) System und Verfahren für adaptiven variablen Magnetfeldgenerator
EP2941676B1 (de) Betriebselektronik für ein prozessgerät sowie verfahren zum betreiben derselben
EP2656154B1 (de) Messgerät
DE102018205111B3 (de) Messgerät mit Energiemanagement
DE102011112742A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens, Schaltungsanordnung für einen Kraftwagen sowie Kraftwagen
DE112004000339T5 (de) Leistungseffizienzschaltung
EP3070982B1 (de) Empfangseinrichtung und verfahren zum betreiben einer empfangseinrichtung
EP3413282B1 (de) Messumformerspeisegerät und system
DE102020210714A1 (de) Leistungsversorgungsschaltung, Lastschaltung, elektronische Schaltung, Verfahren zum Zuführen von Leistung und Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Schaltung
EP0613231B1 (de) Verfahren und Schaltungsanordnung zum Einregeln einer Ausgangsspannung vorgegebener Höhe aus einer veränderlichen Eingangsspannung
WO2004055480A1 (de) Vorrichtung zur optimierung der leistungsbilanz eines sensors für die bestimmung und/oder überwachung einer physikalischen prozessgrösse eines mediums
DE102008054914A1 (de) Messeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Messeinrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

17P Request for examination filed

Effective date: 20021123

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20030723

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040310

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040310

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040310

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040310

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040310

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: GERMAN

REF Corresponds to:

Ref document number: 50101670

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20040415

Kind code of ref document: P

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)
PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040519

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040519

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040531

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040531

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040610

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040610

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040610

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20040621

PLBQ Unpublished change to opponent data

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS OPPO

PLBI Opposition filed

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009260

LTIE Lt: invalidation of european patent or patent extension

Effective date: 20040310

NLV1 Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act
26 Opposition filed

Opponent name: KROHNE MEBTECHNIK GMBH&CO.KG

Effective date: 20040803

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FD4D

PLBQ Unpublished change to opponent data

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS OPPO

BERE Be: lapsed

Owner name: ENDRESS + HAUSER G.M.B.H. + CO.KG.

Effective date: 20040531

PLAB Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009299OPPO

ET Fr: translation filed
PLAX Notice of opposition and request to file observation + time limit sent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS2

R26 Opposition filed (corrected)

Opponent name: KROHNE MEBTECHNIK GMBH&CO.KG

Effective date: 20040803

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050531

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20050531

PLBB Reply of patent proprietor to notice(s) of opposition received

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNOBS3

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PLAY Examination report in opposition despatched + time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNORE2

PLAH Information related to despatch of examination report in opposition + time limit modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCORE2

PLBC Reply to examination report in opposition received

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNORE3

APBP Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2O

APAH Appeal reference modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCREFNO

APBP Date of receipt of notice of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA2O

APAJ Date of receipt of notice of appeal modified

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSCNOA2O

APBQ Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3O

APBQ Date of receipt of statement of grounds of appeal recorded

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA3O

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20040810

PLAB Opposition data, opponent's data or that of the opponent's representative modified

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009299OPPO

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20080523

Year of fee payment: 8

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20100611

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20100521

Year of fee payment: 10

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20100519

Year of fee payment: 10

APBU Appeal procedure closed

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNNOA9O

RDAF Communication despatched that patent is revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNREV1

RDAG Patent revoked

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009271

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: PATENT REVOKED

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20090519

27W Patent revoked

Effective date: 20110125

GBPR Gb: patent revoked under art. 102 of the ep convention designating the uk as contracting state

Effective date: 20110125