JP4221278B2 - 測定機器および測定機器の駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気的な給電および信号伝送に用いられる２線インタフェースを備えており、通常駆動モードでは２線インタフェースを介して収容される測定機器の最大電流量が所定の上方限界値に制限されている測定機器に関する。

また本発明は、このような電気機器の駆動方法に関する。

冒頭に言及した形式の２線インタフェースを備えた電気機器は２線機器と称される。この２線機器は測定装置であることが多い。通常駆動モード、すなわち通常の測定動作中には、この２線機器は所定の電流を収容している。アナログの電流端子を備えた２線機器ではこうした所定の電流は典型的には４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲にあり、測定装置の場合には４ｍＡが最小の測定値、２０ｍＡが最大の測定値となる。例えば調整の際に測定領域のオーバーフローを確実に検出できるようにしたり、または測定信号のダイナミクスの伝送能を得たりするために、この領域が例えば部分的に３．８ｍＡ〜２０．５ｍＡへ拡大されることがある。ただしこの範囲を超える値は測定値としては解釈されない。上方限界値を超える値、例えば２２ｍＡの値はエラーステータスの指示として解釈されることが多い。

ディジタルのバス端子から成る２線インタフェースを備えた２線機器は同様にこのバスから給電され（例えばＩＥＣ６１１５８−２）、一般に約１０ｍＡで一定の電流収容量を有する。アナログの電流端子から成る２線インタフェースの場合もディジタルのバス端子から成る２線インタフェースの場合も、２線機器への給電は端子を介して外部の給電装置から行われる。

電気機器には通常駆動モード（例えば機器が測定装置である場合の測定モード）のほか、ときおり特別駆動モードが必要となる。このような特別駆動モードとして、例えば、ソフトウェアアップデート、すなわち当該の電気機器に対する新たなソフトウェアのダウンロード、実行および／またはプログラミングが挙げられる。またその他の特別駆動モードとしてキャリブレーション機能、診断機能、メンテナンス機能なども挙げられる。

電気機器がこのような特別駆動モードへシフトされると、２線インタフェースとしてアナログの電流端子を備えた電気機器では、一般に通常動作（測定動作）を特別駆動モード中には続行できないという問題が生じる。２線インタフェースとしてディジタルのバス端子を備えた電気機器ではこの端子を介した給電は行えるものの、通常駆動モードとのコンフリクトのために少なくとも一部の機能が制限されてしまう。

したがって本発明の課題は、２線インタフェースを備えた電気機器の特別駆動モードで生じる前述の問題点を克服することである。

この課題は、冒頭に言及した形式の測定機器において、測定機器がソフトウェアアップデートおよび／またはキャリブレーション機能および／または診断機能および／またはメンテナンス機能を行う特別駆動モードへシフトされたとき、許容電流収容量が自動で一時的に所定の上方限界値を超えて高められる構成により解決される。

課題はまた、冒頭に言及した形式の測定機器の駆動方法において、測定機器を、ソフトウェアアップデートおよび／またはキャリブレーション機能および／または診断機能および／またはメンテナンス機能を行う特別駆動モードへシフトしたとき、許容最大電流収容量を自動で一時的に所定の上方限界値を超えて高めることにより解決される。

本発明によれば当該の電気機器では特別駆動モードのあいだ多くの電力が得られるので、このモードで行われるフロー、例えば電気機器のソフトウェアアップデートまたは新規キャリブレーションなどを迅速に終了させることができる。したがって本発明によれば特別駆動モードの期間が短縮される。特別駆動モードが終了した後、電流消費量は再び当該の電気機器について所定の上方限界値で制限された通常駆動モードの範囲へ戻る。本発明によればさらに、特別駆動モード中に付加的に利用できる余剰電力を特別機能にかかる時間を短縮させるために用いるのでなく、この電力を必要とする別の機能のために用いてもよい。

電気機器の許容電流収容量を特別駆動モードのあいだ自動で一時的に増大させるに際して、その規模は実際の状況に個別に適合させることができる。２線インタフェースとして４ｍＡ〜２０ｍＡの通常の電流範囲のアナログの電流端子を備えた電気機器では、本発明の有利な実施形態により、特別駆動モードで許容最大電流収容量が２２ｍＡへ高められる。前述したように、上方限界値を超える値（ここでは２２ｍＡ）はアナログの電流端子を備えた従来の２線機器ではしばしばエラーステータスの識別のために基本的に給電装置から送出されていた。本発明では上方限界値を超えて高められた値、すなわち例えば２２ｍＡの値はエラーステータスの指示としては解釈されない。つまり特別駆動モードではこれはエラーとはならない。

ディジタルのバス端子の２線インタフェースを備えた電気機器では、本発明の別の有利な実施形態により、電気機器の特別駆動モードにおいて許容最大電流収容量がバス電子回路のＦＤＥ値に相応する値へ高められる。ＦＤＥ（Fault Disconnection Electronics）とはProfibus-PA（ＩＥＣ６１５８−２）などディジタルバスシステムに適した手段の設けられた装置のことである。特に短絡の生じた場合にバスに接続された装置が欠陥を生じたり他の装置とともに機能障害に陥ってしまったりすることを回避するために、それぞれのバス装置に設けられたＦＤＥが各バス装置の最大電流収容量を制限している。つまりこの制限値がＦＤＥ値である。特別駆動モード中の電力をできる限り多く得られるようにするために、最大許容電流収容量の値はＦＤＥ値に相応するように選定されている。許容電流収容量の増大は、相応のバスセグメントの給電装置がこの種の電流増大を通常は許容するので一般には可能である。ここで注意すべきは、本発明のコンセプトによれば基本的にはＦＤＥ値を下回る値での最大電流収容量の増大も可能であるということである。通常の電流値が例えば約１０ｍＡであってＦＤＥ値が１５ｍＡであるとすると、本発明では例えば１４ｍＡへの増大も行うことができる。もちろん１５ｍＡのＦＤＥ値まで増大すれば、さらなる余剰電力が得られる。

基本的に２線インタフェースとしてディジタルのバス端子を備えた電気機器では特別駆動モード中にも通常駆動モードを続行するよう設定することができる。ディジタルのバス端子を備えた測定装置で特別駆動モード中に測定を行わないようにすることもできる。ただし本発明の有利な実施形態では、２線インタフェースとしてディジタルのバス端子を備えた電気機器は、特別駆動モード中にディジタルのバス端子を信号伝送に用いるように構成されている。基本的にはディジタル通信は給電電流を調製するキャリア信号の変調により容易に行われる。

本発明による電気機器の駆動方法の有利な実施形態は、前述した電気機器の有利な実施形態と同様である。

本発明の電気機器および本発明の電気機器の駆動方法は多様な手段として構成可能である。これについては特許請求の範囲に挙げられているが、以下に有利な実施例に則して図を参照しながら説明する。

本発明の第１の実施例は２線機器として構成されたアナログの電流端子を備えた電気的測定装置である。この電流端子を介して通常の測定モードで４ｍＡ〜２０ｍＡの電流が流れる。この電流は第１の実施例では一方では電気的測定装置への給電に用いられ、他方では測定値を表す。本発明の第１の実施例の測定装置の通常の測定モードは、図１に示されている時間領域Ａに相当する。ここで電流は時間に依存して変化している。電流値は基本的に４ｍＡ〜２０ｍＡのあいだを変動し、これにより測定の最大値、最小値、およびそのあいだの値が表される。

時間領域ＡからＢへの移行は特別駆動モードのトリガ、すなわち測定装置のソフトウェアアップデートの開始を表している。この時点で測定装置に許容される最大電流収容量は第１の実施例により自動的に上方限界値の２０ｍＡを超えて２２ｍＡの電流値へ高められる。これにより本発明の第１の実施例の測定装置はソフトウェアアップデートに対してこれを迅速に終了させるために多量の電力を得ることができる。こうした最大電流収容量の増大はソフトウェアアップデート中のみの一時的なものであり、時間領域Ｂからソフトウェアアップデートの終了に相当する時間領域Ｃへの移行時には再び通常の測定モードにおける２０ｍＡの上方限界値が相当するようになる。

図２にはディジタルバスインタフェースのかたちの２線インタフェースを備えた測定装置の動作状況が表されている。通常の測定モードは図２の時間領域Ａに相当し、ここでは第２の実施例の測定装置に対して平均して一定の電流が供給されている。ディジタル機能の電流のためにこの電流信号は変調されるが、このことは図２には示されていない。

第２の実施例の測定装置が特別駆動モードすなわちキャリブレーションモードへシフトされることが、図２の時間領域Ａから時間領域Ｂへの移行によって表されている。このとき許容最大電流収容量は測定装置のＦＤＥ値に相応する値へ高められる。これにより最大電力も上昇する。

またこの場合には測定モードが続行されることがある。なぜなら高められた電流の信号がディジタル情報の伝送のためにさらに変調されるからである。前述した第１の実施例と同様に、特別駆動モード“キャリブレーション”の終了時に許容される最大電流収容量は通常モードの値へ戻る。このことは図２の時間領域ＢからＣへの移行に相当する。

本発明について次の点に注意されたい。まず本発明は少なくとも１つの２線インタフェースを備えた電気機器に関するということである。つまり本発明を複数の２線インタフェースを備えた電気機器に適用することもできる。これは前述のインタフェースのほか、他のインタフェースを有する電気機器も含まれる。

また電気機器で許容される最大電流収容量が通常駆動モード用の所定の上方限界値を超えて高められるというとき、この“許容”とは必ずしも電気機器が動作不能に陥ってしまうような範囲の値を意味しない。これは通常駆動モードまたは定格で規定されている値を表していると解されたい。

本発明の第１の実施例の特別駆動モードにおける電気機器の許容電流収容量の増大を示すグラフである。

本発明の第２の実施例の特別駆動モードにおける電気機器の許容電流収容量の増大を示すグラフである。

Claims (2)

1. 電気的な給電および信号伝送に用いられる２線インタフェースを備えており、
   通常駆動モードでは２線インタフェースを介して収容される測定機器の最大電流量が所定の上方限界値に制限されている測定機器において、
   測定機器がソフトウェアアップデートおよび／またはキャリブレーション機能および／または診断機能および／またはメンテナンス機能を行う特別駆動モードへシフトされたとき、許容電流収容量が自動で一時的に所定の上方限界値を超えて高められる
   ことを特徴とする２線インタフェースを備えた測定機器。
2. 電気的な給電および信号伝送に用いられる２線インタフェースを備えており、
   通常駆動モードでは２線インタフェースを介して収容される測定機器の最大電流量が所定の上方限界値に制限されている測定機器の駆動方法において、
   測定機器を、ソフトウェアアップデートおよび／またはキャリブレーション機能および／または診断機能および／またはメンテナンス機能を行う特別駆動モードへシフトしたとき、許容最大電流収容量を自動で一時的に所定の上方限界値を超えて高める
   ことを特徴とする２線インタフェースを備えた測定機器の駆動方法。

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