ES3043458T3 - (rgb) light ring on two-conductor sensor - Google Patents

(rgb) light ring on two-conductor sensor

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ES3043458T3
ES3043458T3 ES20739961T ES20739961T ES3043458T3 ES 3043458 T3 ES3043458 T3 ES 3043458T3 ES 20739961 T ES20739961 T ES 20739961T ES 20739961 T ES20739961 T ES 20739961T ES 3043458 T3 ES3043458 T3 ES 3043458T3
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Robert Laun
Jürgen Haas
Thomas Ilg
Matthias Harter
Natalie Waldecker
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de campo de dos conductores, que comprende un transductor de medida para capturar una variable de medida, una unidad electrónica para procesar los datos de medida y una interfaz de dos conductores para suministrar energía al dispositivo de campo de dos conductores y para comunicarse con una unidad superordinada, caracterizado porque el dispositivo de campo de dos conductores tiene una unidad de visualización para señalizar un estado del dispositivo de campo de dos conductores, unidad de visualización que se puede leer visualmente de forma remota. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Anillo luminoso (RGB) en un sensor de dos conductores
[0003] En la tecnología de automatización de procesos, a menudo se utilizan aparatos de campo que se utilizan para registrar y/o influir en las variables del proceso. Los ejemplos de tales aparatos de campo incluyen aparatos de medición de nivel, aparatos de medición de nivel límite y aparatos de medición de presión con sensores que detectan las variables de proceso correspondientes, nivel de llenado, nivel límite o presión. Dichos aparatos de campo a menudo están conectados a unidades de nivel superior, por ejemplo, sistemas de control o unidades de mando. Estas unidades de nivel superior se utilizan para el control de procesos, la visualización de procesos y/o la supervisión de procesos.
[0004] Los denominados aparatos de campo de cuatro conductores son un estándar ampliamente utilizado para este propósito. En estos aparatos de campo de cuatro conductores, la transmisión de señales entre el aparato de campo y las unidades de nivel superior se realiza a través de un primer par de líneas de conexión de acuerdo con el estándar conocido de 4 mA a 20 mA. Además de la transmisión analógica de señales, existe la posibilidad de que los aparatos de medición transmitan más información a la unidad de orden superior o la reciban desde esta de acuerdo con varios protocolos diversos, en particular protocolos digitales. A modo de ejemplo, se mencionan para ello el protocolo HART o el protocolo Profibus-PA. Además, el suministro y la comunicación digital se pueden implementar de acuerdo con el estándar APL de dos conductores actualmente en desarrollo y basado en Ethernet (APL = Advanced Physical Layer - Capa Física Avanzada).
[0005] El suministro de energía a estos aparatos de campo se realiza a través de un segundo par de líneas de conexión, por lo que se requieren un total de cuatro líneas de conexión para la transmisión de señales y energía. Estas cuatro líneas de conexión dan nombre a los aparatos de campo de cuatro conductores.
[0006] Los denominados aparatos de campo de dos conductores también se conocen por la técnica anterior.
[0007] En el caso de los aparatos de campo de dos conductores, tanto la transmisión de señales entre el aparato de campo y la unidad de nivel superior como también el suministro de energía del aparato de campo se realizan a través de la señal de corriente de 4 mA a 20 mA, por lo que no se requiere una línea de suministro adicional además de la línea de dos hilos. Para mantener lo más bajos posible los costes de cableado e instalación y las medidas de seguridad, por ejemplo, cuando se usan en áreas a prueba de explosiones, tampoco es deseable proporcionar líneas de suministro de energía adicionales.
[0008] Con los aparatos de campo de dos conductores, la potencia de entrada disponible es significativamente limitada. La electrónica del aparato de campo debe diseñarse de tal manera que siga funcionando de manera confiable incluso con una corriente de señal mínima de 4 mA.
[0009] El estado de la técnica adicional se puede encontrar en los documentos EP 1591 977 A1, DE 102015122278 A1 y EP 3502810 A1.
[0010] Cada vez se exige con mayor frecuencia que los aparatos de campo dispongan de una capacidad de lectura remota, la cual, mediante simples señales luminosas, comparables a un semáforo, indique el estado del aparato de campo o el rebasamiento o la caída de un valor de medición o límite previamente establecido, dado que, de este modo, sin necesidad de estar presente físicamente en el lugar del aparato de campo ni de establecer un radioenlace con él, se puede obtener una primera información sobre el estado del aparato de campo. Sin embargo, esto aún no ha sido posible con los aparatos de campo de dos conductores debido a la limitada energía disponible.
[0011] Esto se considera una desventaja en el estado de la técnica.
[0012] Aquí es donde entra en juego la presente invención.
[0013] El objeto de la invención es desarrollar adicionalmente un aparato de campo a partir del estado de la técnica de tal manera que no presente las desventajas descritas anteriormente.
[0014] Este objetivo se logra mediante un aparato de campo de dos conductores con las características de la reivindicación 1.
[0015] Un aparato de campo de dos conductores según la invención que comprende un transmisor de medida para registrar una magnitud medida, una unidad electrónica para procesar los datos de medición del transmisor de medida y una interfaz de dos conductores para suministrar energía al aparato de campo de dos conductores y para comunicarse con una unidad de orden superior, presentando el aparato de campo de dos conductores una unidad de visualización legible visualmente de forma remota para señalizar el estado del aparato de campo de dos conductores, que se puede leer de forma remota desde una distancia de al menos 1 m, se caracteriza por el hecho de que la unidad de visualización está configurada como medio luminoso RGB, preferentemente un diodo emisor de luz RGB, y estando la unidad de visualización acoplada a un anillo luminoso de tal manera que la luz generada por la unidad de visualización se acopla ópticamente al anillo luminoso.
[0017] Según la invención, todo el aparato de campo de dos conductores, incluida la unidad de visualización legible visualmente de forma remota, recibe energía por completo a través de la línea de dos hilos y del bucle de corriente de 4 mA a 20 mA que se forma con ella.
[0019] Según la presente invención, una unidad de visualización visualmente legible de forma remota está presente cuando hay una legibilidad remota disponible desde una distancia de al menos 1 m. Esto se puede lograr, por ejemplo, mediante reproducción óptica con una superficie de al menos 10 cm2 y un flujo luminoso de al menos 10 lúmenes.
[0021] Según la presente solicitud, el estado de un aparato de campo comprende no solo mensajes de estado (advertencia, error, etc.) en el sentido real, sino que también puede incluir información sobre los valores medidos, tales como la densidad, el nivel de llenado o el nivel límite. Por ejemplo, la densidad o el nivel de llenado de un medio se pueden señalizar mediante un gradiente de color o la consecución de un nivel límite mediante la visualización de un color.
[0023] Los aparatos de campo de dos conductores presentan un coste significativamente reducido para la instalación y cableado en comparación con los aparatos de campo de cuatro conductores, por ejemplo. Con los aparatos de campo de dos conductores, se omite por completo la instalación y el cableado adicionales de una tensión de alimentación, ya que esto se lleva a cabo a través de la línea de dos hilos, como se representó anteriormente. Esto ofrece ventajas significativas, especialmente en aplicaciones en las que deben respetarse las normas de protección contra explosiones, ya que las líneas separadas para la tensión de alimentación y los componentes adicionales necesarios para ello deben tenerse en cuenta desde la fase de planificación.
[0025] Los aparatos de campo de dos conductores se pueden diseñar para que sean intrínsecamente seguros y, por lo tanto, tengan una amplia gama de aplicaciones en áreas (Ex) a prueba de explosiones. Los trabajos de mantenimiento de los aparatos de campo en áreas Ex son mucho más fáciles y seguros con aparatos de campo de dos conductores que, por ejemplo, con aparatos de campo de cuatro conductores, ya que se pueden realizar de forma segura incluso durante una operación de medición en curso. En el caso de los aparatos de campo de cuatro conductores, primero se debe interrumpir el suministro de energía y protegerlo contra la reconexión. Esto generalmente se hace en las salas de conexión, que a menudo se encuentran a una gran distancia del punto de medición.
[0027] Según la invención, la unidad de visualización está diseñada como medio luminoso RGB, preferiblemente un diodo emisor de luz RGB.
[0029] En un perfeccionamiento ventajoso, la unidad de visualización está diseñada y es activada de tal manera que se pueda producir una multiplicidad de colores, preferiblemente al menos tres colores diferentes, más preferiblemente al menos 16 colores diferentes, más preferiblemente al menos 256 colores diferentes, para señalizar el estado.
[0031] En este caso, puede ser particularmente ventajoso que el módulo de visualización y/o control tenga al menos tres colores para señalizar el estado del aparato de campo y un cuarto color para señalizar un radioenlace establecido correctamente. Esto se puede lograr fácilmente utilizando un medio luminoso RGB.
[0033] Normalmente, los aparatos de campo emiten, de acuerdo con las recomendaciones de NAMUR NE 044 "Estandarización de las indicaciones de estado en aparatos de automatización de procesos mediante diodos luminosos" versión 03.02.2003 y NE 107 "Autocomprobación y diagnóstico de aparatos de campo" versión 10.04.2017, información mediante señales luminosas rojas, amarillas y verdes sobre, por ejemplo, la alimentación del aparato, una avería del aparato, el estado del aparato o estados de conmutación binarios; esta información puede, en el presente caso, mostrarse de forma legible de manera remota
[0035] Al proporcionar al menos un color opcional adicional para la indicación legible de forma remota, también se puede reproducir el estado de un radioenlace, por ejemplo. Por ejemplo, una señalización azul puede indicar el establecimiento exitoso de un radioenlace. Esto puede ser particularmente ventajoso cuando varios aparatos de campo con un módulo de radio están dispuestos en un área. La señalización permite garantizar que el radioenlace se haya establecido con el aparato de campo correcto.
[0037] La "NAMUR - "Asociación de Usuarios de Tecnología de Automatización en Industrias de Procesos", abreviada como NAMUR, es una asociación de usuarios de tecnología de medición y control en la industria química, cuyo objetivo, entre otros, es la definición de requisitos mínimos para aparatos y sistemas. En este contexto, NAMUR emite las llamadas recomendaciones, en las que se definen los requisitos mínimos correspondientes.
[0038] La unidad de visualización también puede diseñarse y activarse de tal manera que se realice una señalización del estado del aparato de campo adicional o alternativamente haciendo parpadear la unidad de visualización a diferentes frecuencias y/o secuencias.
[0040] Mediante una lógica intermitente con diferentes frecuencias y/o secuencias para uno de los colores existentes, se puede disponer de más información de forma legible de manera remota, además de las gradaciones de color que puede distinguir el ojo humano.
[0042] Se puede lograr un aparato de campo de dos conductores que se pueda adaptar de manera óptima a las especificaciones del usuario en términos de legibilidad remota definiendo y/o asignando libremente los colores para señalizar diferentes estados. Esto significa que cuando se enciende el aparato de campo de dos conductores, por ejemplo, el usuario puede determinar qué colores se emiten para cada evento. Sin embargo, esta libre capacidad de configuración puede, por ejemplo, verse limitada por la codificación de colores NAMUR mencionada anteriormente. Es decir, puede preverse que los colores especificados y definidos por NAMUR no se utilicen para una señalización de otros eventos y/o estados.
[0044] Para lograr una superficie de emisión ampliada y una señalización en más de una dirección, está previsto según la invención que la unidad de visualización esté acoplada a un anillo luminoso.
[0046] Mediante un anillo luminoso, la radiación para garantizar la legibilidad de manera remota puede abarcar 360° en dirección radial del anillo luminoso. Además, el anillo luminoso también puede emitir en la dirección axial.
[0047] La reproducción óptica tiene lugar preferiblemente en al menos dos direcciones espaciales, preferiblemente en la dirección axial y la dirección radial del anillo luminoso, que puede diseñarse, por ejemplo, como un cilindro hueco, un anillo esférico o un toro.
[0049] Se puede lograr un diseño particularmente simple si el anillo luminoso está diseñado como parte de una cubierta o carcasa del aparato de campo de dos conductores. Por ejemplo, la cubierta del aparato de campo de dos conductores puede estar hecha de un material conductor de la luz y, por lo tanto, diseñarse en su conjunto como parte de la unidad de visualización.
[0051] Además, o como alternativa, la unidad de visualización se puede acoplar a una banda luminosa. Una banda luminosa en este sentido es un dispositivo alargado para conducir y emitir luz. Una banda luminosa en este sentido puede, por ejemplo, disponerse en el aparato de campo. Por ejemplo, la banda luminosa puede disponerse a lo largo de una extensión longitudinal del aparato de campo e integrarse ventajosamente en una carcasa o revestimiento exterior del aparato de campo.
[0053] El transmisor de medición del aparato de campo puede diseñarse, por ejemplo, como un sensor radiométrico, un sensor de radar, un sensor de vibración o un sensor de presión.
[0055] Las configuraciones y variantes ventajosas de la invención resultan de las reivindicaciones subordinadas y de la siguiente descripción. Las características enumeradas individualmente en las reivindicaciones subordinadas se pueden combinar entre sí , así como con las características explicadas con más detalle en la siguiente descripción de cualquier manera técnica y razonable, y representan otras variantes de realización ventajosas de la invención.
[0057] La presente invención se explica con más detalle a continuación por medio de ejemplos de realización haciendo referencia a las figuras adjuntas. Muestran:
[0059] Figura 1 un primer ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores según la presente solicitud,
[0061] Figura 2 un segundo ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores según la presente solicitud, y
[0063] Figura 3 un tercer ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores según la presente solicitud,
[0065] En las figuras, a menos que se indique lo contrario, los mismos números de referencia designan los mismos componentes o componentes correspondientes entre sí con la misma función.
[0067] La figura 1 muestra un primer ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores 100 según la presente solicitud.
[0069] En el presente ejemplo de realización, el aparato de campo de dos conductores 100 está diseñado como un equipo de medición radiométrica para registrar la radiación radiactiva y tiene un transmisor de medición tres, que en el presente ejemplo de realización está diseñado como un contador de centelleo. El contador de centelleo está acoplado a una unidad electrónica 5, que realiza una evaluación y procesamiento de los datos de medición proporcionados por el transmisor de medición 3 y los pone a disposición en el lado de salida a través de una interfaz de dos conductores 7.
[0071] El aparato de campo de dos conductores 100 está conectado a través de la interfaz de dos conductores 7 a través de una línea de dos hilos 17 a una unidad de nivel superior, por ejemplo, una sala de control. El aparato de campo de dos conductores 100 se alimenta completamente de energía a través de la línea de dos hilos 17 y un bucle de corriente formado por encima de ella y transmite los valores de medición de acuerdo con el estándar conocido de 4 mA a 20 mA y, opcionalmente, además de acuerdo con un estándar digital, por ejemplo, de acuerdo con el protocolo HART.
[0073] En la cubierta 14, en un extremo opuesto a la carcasa 13, está dispuesto un anillo luminoso 11, que está acoplado a una unidad de visualización 9 diseñada como un diodo emisor de luz RGB. En este contexto, acoplado significa que la luz generada por la unidad de visualización 9 se acopla ópticamente al anillo luminoso 11.
[0075] La unidad electrónica 5 con la interfaz de dos conductores 7 está alojada en una carcasa 13 del aparato de campo de dos conductores 100. La carcasa 13 está configurada esencialmente cilíndrica hueca y tiene uno o más pasacables 16, uno de los cuales guía a la línea de dos hilos 17 hacia el exterior. El transmisor de medición 3 está dispuesto en un extremo de la carcasa 13, y en el otro extremo, la carcasa 13 está cerrada por una cubierta 14.
[0077] El anillo luminoso 11 está diseñado de tal manera que la luz acoplada al anillo luminoso 11 por la unidad de visualización 9 se guía y se dispersa de tal forma que permite que toda la luminaria emita la luz acoplada al menos de manera uniforme en dirección radial.
[0079] El presente aparato de campo de dos conductores 100 se alimenta completamente de energía del bucle de corriente formado a través de la línea de dos hilos 17 y no tiene fuentes de energía internas o externas adicionales.
[0081] La figura 2 muestra un segundo ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores 100 según la presente solicitud,
[0083] La estructura básica del aparato de campo de dos conductores 100 según la figura 2 corresponde a la del aparato de campo de dos conductores 100 según la figura 1 y solo se diferencia por una disposición diferente del anillo luminoso 11 y la configuración distinta resultante de la cubierta 14.
[0085] A diferencia del ejemplo de realización mostrado en la figura 1, en la presente forma de realización, el anillo luminoso 11 está dispuesto en un lado de la carcasa 13 orientado hacia el transmisor de medición 3 y, en consecuencia, la cubierta 14 está en su estado original.
[0087] La figura 3 muestra un segundo ejemplo de realización de un aparato de campo de dos conductores 100 según la presente solicitud.
[0089] En el caso del aparato de campo de dos conductores 100 mostrado en la figura 3, el transmisor de medición 3 está diseñado para separarse de la carcasa 13, en la que están dispuestas la unidad electrónica 5 con la interfaz de dos conductores 7. Por tanto, en el presente ejemplo de realización, el transmisor de medición 3 está conectado mediante un cable de conexión 15 a la unidad electrónica 5 de la carcasa 13. El anillo luminoso 11, que está acoplado ópticamente a una unidad de visualización 9 alimentada a través del cable de conexión 15 y diseñada como un diodo emisor de luz, también está dispuesto en el transmisor de medición 3. La interfaz de dos conductores 7 se conecta a su vez a la unidad de nivel superior a través de la línea de dos hilos 17, de modo que el aparato de campo de dos conductores 100 se alimente completamente de energía a través de la línea de dos hilos 17.
[0091] Alternativamente, el anillo luminoso 11 también puede disponerse en la parte desplazada de la carcasa 13.
[0092] En el presente ejemplo de realización, el anillo luminoso 11 también se complementa con una banda luminosa 12 que se extiende a lo largo de un eje longitudinal del transmisor de medición de presión 3 sobre una superficie envolvente del transmisor de medición en la dirección axial.
[0094] Lista de símbolos de referencia
[0096] 3 Transmisor de medición
[0098] 5 Unidad electrónica
[0099] 7 Interfaz de dos conductores
[0100] 9 Unidad de visualización
[0101] 11 Anillo luminoso
[0102] 12 Banda luminosa
[0103] 13 Carcasa
[0104] 14 Tapa
[0105] 15 Palanca de conexión
[0106] 17 Potencia de dos hilos
[0107] 100 Aparato de campo de dos conductores

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES
1. Aparato de campo de dos conductores (100) con un transmisor de medición (3) para registrar una magnitud medida, una unidad electrónica (5) para procesar los datos de medición, una interfaz de dos conductores (7) para suministrar energía al aparato de campo de dos conductores (100) y para comunicarse con una unidad de nivel superior, presentando el aparato de campo de dos conductores (100) una unidad de visualización legible visualmente de forma remota (9) para señalizar el estado del aparato de campo de dos conductores (100), que puede leerse de forma remota desde una distanciade de al menos 1 m,
caracterizado por que
la unidad de visualización (9) está diseñada como medio luminoso RGB, preferiblemente un diodo emisor de luz RGB, y estando la unidad de visualización (9) acoplada a un anillo luminoso (11) de tal manera que la luz generada por la unidad de visualización (9) se acopla ópticamente al anillo luminoso (11).
2. Aparato de campo de dos conductores (100) según la reivindicación anterior,
caracterizado por que
la unidad de visualización (9) está diseñada y es activada de tal manera que se pueda producir una multiplicidad de colores, preferiblemente al menos 3 colores diferentes, más preferiblemente al menos 16 colores diferentes, más preferiblemente al menos 256 colores diferentes, para señalizar el estado.
3. Aparato de campo de dos conductores (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que
la unidad de visualización (9) está diseñada y es activada de tal manera que se realice una señalización del estado del aparato de campo adicional o alternativamente haciendo parpadear la unidad de visualización (9) a diferentes frecuencias y/o secuencias.
4. Aparato de campo de dos conductores (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los colores se pueden definir y/o asignar libremente para señalizar diferentes estados.
5. Aparato de campo de dos conductores (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que
el anillo luminoso (11) está diseñado como parte de una cubierta (14) o carcasa (13) del aparato de campo de dos conductores.
6. Aparato de campo de dos conductores (100) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que
el transmisor de medición (3) está diseñado como sensor radiométrico, sensor de radar, sensor de vibración o sensor de presión.
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