JP5460929B2 - 入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータ、当該コンバータを備えた装置、および、入力電流を出力電圧に変換するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータおよび方法、ならびに、測定装置と当該コンバータと制御システムとを備えた装置に関する。有利には、本発明は、レシーバ、有利には電流ループレシーバ、さらに有利には４ｍＡ〜２０ｍＡ電流ループレシーバと、かかる電流ループレシーバを備えた装置と、かかる電流ループレシーバを用いて入力電流を出力電圧に変換するための方法とに関する。

特定の測定装置、たとえば、圧力および／または温度の測定装置は、物理量、たとえば温度および／または圧力の測定値を示す電流を供給する。同時に、測定装置には、電流ループによって電流が供給される。すなわち、電気測定装置に電気エネルギーを供給し、物理量の測定値を示す電流値を得るためには、２つの配線しか必要とされない。すなわち、一方で測定装置に電力を供給し、他方で測定値を得るためには、２つの配線しか必要とされない。特定の分類の測定装置（４ｍＡ〜２０ｍＡフィールドトランスミッタともいう）は、測定値に依存して４ｍＡ〜２０ｍＡの間の範囲の電流を供給する。

測定装置を通って流れる電流により示される測定値のさらなる処理および／または分析のために、測定値を示す電流信号をアナログまたはデジタル信号に変換することが必要な場合がある。このため、従来技術では、いわゆる４ｍＡ〜２０ｍＡ電流ループレシーバが用いられており、これは、接地電位に対する正電圧と接地電位に対する負電圧とを供給する電源を有する。しかし、従来技術の電流ループレシーバは非常にかさばり、重く、コンパクトな装置に搭載することが難しい。

入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータおよび方法、ならびに、かかるコンバータを備えた装置が求められていた。特に、コンバータがコンパクトで、軽量で、搭載が容易な、入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータおよび方法が求められていた。さらに、コンバータに接続されているコンポーネントが互いに独立であり、これにより、コンポーネントのうちの１つの故障が他のコンポーネントに影響しない、入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータおよび方法が求められていた。

この要求は、独立請求項に記載の発明により満たされる。本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。

一実施形態では、入力電流（電気入力電流、有利にはＤＣ入力電流）を（出力基準電位、たとえば接地電位に対する）出力電圧に変換（または転換）するためのコンバータ（たとえば、レシーバ、有利には電流ループレシーバ、さらに有利には４ｍＡ〜２０ｍＡ電流ループレシーバ）が提供される。
当該コンバータは、
（１つ以上の電気または電子コンポーネントを含む）第１の部分と、
第１の部分から電気的に分離された第２の部分と、
第１の部分の入力基準点（有利には、電気入力基準点、たとえば電気端子）（すなわち入力基準点は第２の部分から電気的に分離されている）と、なお、コンバータは装置（たとえば測定装置、有利には、物理量たとえば温度および／または圧力を測定する測定値を示す電流を供給する測定装置、有利には、４ｍＡ〜２０ｍＡフィールドトランスミッタ）を通って入力基準点へ入力電流（これによって有利には当該装置に電気エネルギーが供給される）が流れることを可能とするよう構成されており（有利には、装置を流れる入力電流は測定値を示し、したがって、入力電流は電気装置または測定装置に電気エネルギーを供給し、電流量または電流値は測定された物理量の特定の値を示す測定信号を示す）、
入力電流（出力電圧は入力電流に依存し、したがって、有利には出力電圧は入力電流の増大とともに増大する）に基づいて、出力基準電位（たとえば接地電位）に対する出力電位を生成する（１つ以上の電気および／または電子コンポーネント、たとえば抵抗器、増幅器、作動増幅器、ダイオード、トランス、コンデンサ、電気コイルおよび／または他のコンポーネントを含む）回路と、なお、当該回路は第１の部分から第２の部分に出力電圧を伝達（または送信）するための（有利には、第１の部分を第２の部分と誘導的、容量的および／または光学的に結合するための１つ以上の素子を含む）電圧伝達コンポーネントを有し、当該電圧伝達コンポーネントは第１の部分内の（有利には、１つ以上の電気または電子コンポーネント、たとえば電気コイル、光源および／またはコンデンサプレートを含む）第１の回路と、第２の部分内の（有利には、１つ以上の電気および／または電子コンポーネント、たとえば、電気コイル、フォトダイオード、センサお湯および／またはコンデンサプレート）第２の回路とを有し、当該第１の回路は第１の給電基準電位（有利には固定電位、たとえば、接地電位またはアース電位であってよい）に対する第１の給電電圧（たとえば第１の基準電位に対する正電圧または負電圧のいずれか一方）によって（たとえば第１の回路を適切に動作させるために電気エネルギーが供給されるように）駆動されるよう構成されており、
第２の部分に設けられ、第２の回路に接続された、出力電圧を出力するための出力端子と、
を有する。

有利には、第１の部分に設けられた電気および／または電子コンポーネントは、第２の部分に設けられた電気および／または電子コンポーネントとは電気的に分離されている。有利には、第１の部分に設けられたいかなるコンポーネントからも、第２の部分に設けられたいかなるコンポーネントに電流は流れない。したがって、第１の部分に設けられたコンポーネントまたは第２の部分に設けられたコンポーネントのいずれか一方に発生するいかなる故障も、他方の部分のコンポーネントまたは素子に全く影響しない。したがって、このコンバータの使用の信頼性は高いものとなる。さらに、第１の部分でコンバータに接続されたいかなるコンポーネントまたはシステムも、第２の部分でコンバータに接続されたコンポーネントにより影響されることはなく、その逆も成り立つ。したがって、コンバータの一方の部分に接続されたいかなるコンポーネントも、他の部分に接続された（故障が発生しうる）コンポーネントの影響から保護される。したがって、コンバータに接続されたコンポーネントの損傷または故障は低減可能である。

第１の部分に設けられた第１の回路は、有利には、第１の回路と第２の回路との間の光学的、容量的および／または誘導的結合により、第１の部分から第２の部分に出力電圧を伝達するよう（第２の回路とともに）構成されている。

第１の回路が適切に動作するように第１の回路を駆動するために、第１の回路は、接地電位に対する正電圧成分と接地電位に対する負電圧成分とによって形成される給電電圧を必要としない。代わりに、第１の回路は第１の給電基準電位（たとえば接地電位）に対する第１の給電電圧を供給することにより適切に動作し、ここで、第１の給電電圧は、第１の給電基準電位に対する正電圧であるか、または、第１の給電電圧は、第１の給電基準電位に対する負電圧である。したがって、第１の回路を駆動すること、すなわち、第１の回路に電気エネルギーを供給することは簡単となる。有利には、いわゆる単極性の電力供給のみが必要とされ、この場合、第１の給電基準電位に対する第１の給電電圧を供給するが、第１の給電基準電位に対する負電圧および正電圧の両方を供給しない。したがって、コンバータはコンパクトに構築され、かつ、有利には、従来技術で知られるコンバータと比較して軽量である。

有利には、第１の回路と第２の回路は、第１の部分を第２の部分から電気的に分離するための、コンバータ内のいわゆる電気絶縁部分を一緒になって形成する。

有利には、出力電圧は、たとえば、０Ｖ〜１０Ｖの範囲、有利には、０Ｖ〜５Ｖの範囲である。有利には、入力電流は、たとえば、４ｍＡ〜２０ｍＡの範囲である。

一実施形態では、第１の給電基準電位は、接地電位（またはアース電位）である。有利には、第１の給電電圧は、たとえば、接地電位に対する正電圧であるか、または、他の実施形態では、第１の給電電圧は、たとえば、接地電位に対して負電圧である。有利には、第１の給電電圧は、たとえば、１０Ｖ〜５０Ｖの間、有利には、２０Ｖ〜３０Ｖの間である。

したがって、コンバータは簡単に、費用効率よく、軽量で構築可能である。

一実施形態では、コンバータは、
（有利には、電力供給器は、有利には第１の部分内のコンバータの１つ以上の他のコンポーネントたとえば増幅器、作動アンプまたは他のコンポーネントを駆動可能である）第１の回路を駆動するための第１の給電基準電位に対する第１の給電電圧を供給するための（自身で電気エネルギーを生成できないが、電力をコンバータの１つ以上のコンポーネントに供給または媒介のみ可能な）電力供給器と、
第２の部分内の電力入力端子と、なお、電力供給器は、電流入力端子を介して電気エネルギーを受け取るよう構成されている、
をさらに有する。

有利には、コンバータの動作のために、他の電力供給器は必要とされない。有利には、電力供給器は、単極性の電力供給であり、これはたとえば第１の給電基準電位に対する正電圧を供給するか、または、代替的実施形態では、第１の給電基準電位に対する負電圧を供給するが、第１の給電基準電位に対する負電圧と、第１の給電基準電位にする正電圧との間の電圧を生成することはない。したがって、電力供給器は、従来技術で知られる電力供給器と比べて、簡単、コンパクトかつ軽量に構築可能である。

電力供給器はＤＣ電力供給器である。したがって、電力供給器は、たとえば、直流電気エネルギーを供給する。有利には、電力入力端子は、有利には外部装置からも、直流電流のエネルギー流またはエネルギー信号を受け取ってもよい。有利には、電力供給器は、たとえば、接地電位に対する２０Ｖ〜３０Ｖの間の第１の給電電圧を供給するか、または、接地電位に対する−２０Ｖ〜−３０Ｖの間の給電電圧を供給する。有利には、電力供給器は、電力供給器が、第１の回路（および／またはコンバータの他のコンポーネント）が最適化されたやり方で電気エネルギーにより駆動されまたは電気エネルギーが供給されるような範囲の第１の給電電圧を供給するように構築されている。

一実施形態では、電力供給器は、第１の部分内の（たとえば、巻線などの電気コイルを含む）第１の電力供給器部分と、第２の部分の（たとえば、巻線などの電気コイルを含む）第２の電力供給器部分とを有し、第１の電力供給器部分は、第２の電力供給器部分に誘導的におよび／または容量的に結合されている。誘導的および／または容量的結合により、第２の供給器部分は、電力入力端子を介して受け取られた電気エネルギーを第１の電力供給器に伝達することができる。さらに、第１の回路に電力を供給するために、たとえば、第１の電力供給部分が第１の回路に電線によって接続されている。

一実施形態では、第２の電力供給器部分は電力入力端子を介して電気エネルギーを受け取るよう構成されており、第１の電力供給器部分および第２の電力供給器部分は、第２の電力供給器部分から第１の電力供給器部分に電気エネルギーを伝達するよう構成されている。第１の電力供給器部分を第２の電力供給器部分から電気的に分離することにより、コンバータの第１の部分または第２の部分に接続されたコンポーネントの影響は低減可能であり、これにより、第１の部分に接続されたコンポーネントの故障または異常は、第２の部分に接続されたコンポーネントに影響せず、その逆も成り立つ。

一実施形態では、第２の回路は、電力入力端子を介して電力を受け取るよう構成されており、当該電力は第２の給電基準電位に対する、有利には接地電位に対する第２の給電電圧により供給される。有利には、第２の回路は、いずれも接地電位に対して測定される、正電圧と負電圧との間にある電圧によるエネルギー供給を必要としない。これにより、さらに、第２の回路に対するエネルギー供給は、簡単化され、コンバータの寸法および／または重量を低減可能とする。

一実施形態では、第２の回路は、（たとえば１つ以上の巻線などのコイルを用いて）誘導的に、（有利には１つ以上の光源および／または１つ以上のフォトダイオードなどの光学受信器を用いて）光学的に、および／または、（たとえば、各コンデンサプレートが異なる部分に、すなわち、一方が第１の部分に、他方が第２の部分にそれぞれ対向配置されたコンデンサプレートを用いて）容量的に第１の回路に結合されている。これにより、第１の部分と第２の部分との間の効果的な電気的分離または電気的絶縁が達成される。

一実施形態では、コンバータは、（有利には入力電流の流れにより）装置に電気エネルギーを供給し、所定の電流範囲、有利には、０ｍＡ〜２０ｍＡの入力電流を、出力基準電位、有利には接地電位に対する所定電圧範囲、有利には０Ｖ〜５Ｖの出力電圧に変換するよう構成されている。すなわち、４ｍＡ〜２０ｍＡ電流ループレシーバが設けられ、これは、たとえば、４ｍＡ〜２０ｍＡフィールドトランスミッタにより供給される入力電流をアナログまたはデジタル出力電圧に変換するよう構成されている。

一実施形態では、コンバータはデジタル出力電圧を供給するためのアナログデジタルコンバータを有する。他の実施形態では、コンバータは、たとえば、所定の出力電圧範囲のアナログ出力電圧を供給する。

一実施形態では、コンバータは、第１の入力端子と、第２の入力端子とをさらに有し、なお、当該第１および第２の入力端子は両端子の間に装置を接続するためのものであり、
第１の入力端子および第２の入力端子は第１の部分に設けられており、
第１の入力端子および第２の入力端子により、第１の入力端子から装置を通って第２の入力端子へと入力電流が流れ、第２の入力端子から入力基準点へと入力電流が流れる。

有利には、第１の入力端子は、たとえば、電力供給器に接続されており、これにより、電力供給器は、第１の給電電圧を第１の端子に供給する。有利には、入力基準点は、たとえば、接地電位に接続されている。有利には、第１の入力端子に印加される第１の給電電圧によって、第１の入力端子と第２の入力端子との間に接続された装置を介して（少なくとも）待機電流が流れる。物理量の測定の際、第１の入力端子から装置を通って第２の入力端子へと流れる入力電流は、有利には、物理量を測定する測定値に比例して、増大する。したがって、装置を通って入力基準点へ流れる電流を監視することにより、測定された物理量の値が得られる。

一実施形態では、コンバータは、第２の入力端子と入力基準点との間に接続されたシャント抵抗器（たとえば電流と電圧が同相の、インピーダンスを有する抵抗素子）をさらに有し（これにより、装置を通って流れる入力電流がシャント抵抗器も流れる）、出力電圧はシャント抵抗器を通って入力電流が流れる際の、シャント抵抗器を介した電圧降下（有利には、シャント抵抗器の一方の端子からシャント抵抗器の他方の端子までの電圧低下）に基づいている。これにより、入力電流（有利には入力電流の値または量）を示す電圧降下が容易に得られる。

一実施形態では、コンバータは、電圧降下を初期出力電圧に増幅する第１の増幅器をさらに有し、出力電圧は、初期出力電圧に基づいている。有利には、コンバータは、有利にはスタガ構成のおよび／または１つ以上の増幅段を形成する、１つ以上の増幅器を有する。有利には、第１の増幅器（または任意の他の増幅器）は、１つ以上の半導体コンポーネント、たとえば、１つ以上のトランジスタ、抵抗器、コイル、コンデンサなどを有する。有利には、初期出力電圧はたとえば待機電流に対応する成分を含み、ここで、初期出力電圧のこの成分は、物理量の測定値に対応していないが、初期出力電圧のこの成分は電圧オフセットを示す。

一実施形態では、コンバータは、初期出力電圧に基づいて（たとえば初期出力電力が第２の増幅器の入力電圧となり、出力電圧が第２の増幅器の出力であるように）出力電圧を生成する（有利には１つ以上の電気または電子コンポーネント、たとえばトランジスタ、コンデンサ、コイル、抵抗器などを有する）第２の増幅器をさらに有し、
第２の増幅器は、入力電流が所定の電流値、有利には、４ｍＡの電流値を有するとき、出力電圧がゼロであるように出力電圧を生成するよう構成されており、
第２の増幅器は、有利には、入力電流と所定の電流値との差に比例する出力電圧を生成するよう構成されている。有利には、出力電圧は電圧オフセットをもはや含まなくてもよい。一実施形態では、出力電圧は、第１の入力端子と第２の入力端子との間に接続された装置により測定される量の値に比例する。

有利には、一実施形態では、第１の増幅器および／または第２の増幅器は、第１の給電基準電位に対する第１の給電電圧のみにより、電気エネルギーが供給可能である。すなわち、有利には、第１の増幅器および／または第２の増幅器は、電力供給器によって電気エネルギーが供給可能である。

一実施形態では、装置（海中装置、甲板上装置、油掘削所の装置など）が提供される。該装置は、
物理量、有利には温度および／または圧力の測定値に基づいて電流を供給する測定装置と、
上述の実施形態のコンバータと、なお、入力電流は測定装置を通って入力基準点へと流れることができ、測定装置は、有利には、第１の入力端子と第２の入力端子との間に接続されており、
有利には、電力入力端子を介して電気エネルギーをコンバータに供給し、出力端子を介してコンバータから出力電圧を受け取る制御システムと、
を有する。

有利には、制御システムは、制御システムおよび測定装置のいずれかにおいて生じるいかなる故障も、制御システムおよび測定装置の他のものの動作または構成に影響しないように、測定装置から電気的に分離または絶縁されている。この構成は、たとえば、水力発電プラントなどの発電プラント、パイプライン、石油採掘所またはガス生産所に用いることができる。

入力電流を出力電圧に変換するためのコンバータについて、開示され、記載され、説明され、用いられ、または、適用される特徴（個別のまたは任意の組み合わせによる）は、入力電流を出力電圧に変換するための方法のために（個別のまたは任意の組み合わせにより）適用、使用および／または利用可能であり、その逆も成り立つ。

一実施形態では、入力電流を出力電圧に変換するための方法が提供される。該方法は、
装置を通って、第１の部分内の入力基準点へと入力電流を通流可能とするステップと、
入力電流に基づいて、出力基準電位に対する出力電圧を生成するステップと、
電圧伝達コンポーネントを用いて第１の部分から第２の部分に出力電圧を伝達するステップと、なお、当該第２の部分は第１の部分とは電気的に分離されており、電圧伝達コンポーネントは第１の部分内の第１の回路と、第２の部分内の第２の回路とを有しており、
第１の給電基準電位に対する第１の給電電圧により第１の回路を駆動するステップと、
第２の部分内に設けられ、第２の回路に接続された出力端子において出力電圧を出力するステップと、
を含む。

本発明の実施形態は、異なる対象に関連して記載したことに留意されたい。とりわけいくつかの実施形態では、方法カテゴリーの請求項に関連して説明しているものと、装置カテゴリーの請求項に関連して説明しているものとがある。しかし当業者であれば、上記および下記の記載から、それ以上特記しなくても、別のカテゴリーの対象に属する特徴のすべての任意の組み合わせの他に付加的に、異なる対象に関する特徴のすべての任意の組み合わせも本願の開示内容と見なされ、とりわけ方法カテゴリーの請求項の特徴と装置カテゴリーの請求項の特徴との組み合わせも本願の開示内容と見なされることを理解することができるであろう。

本発明の上述したおよび他の実施形態は以下に記載した実施形態から明らかになり、実施形態の例に関連して説明される。本発明について実施形態の例を参照してより詳細に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。

本発明の実施形態について、添付図面を参照して以下に説明する。本発明は、開示されたおよび／または例示された実施形態に限定されない。

本発明の一実施形態にかかるコンバータの概略回路図を示す。 本発明の一実施形態にかかるコンバータを概略的に示し、ここでは、フィールドトランスミッタがコンバータに接続されており、制御システムはコンバータに接続されている。 従来のコンバータの概略図を示す。

図面中の記載は概略的なものである。異なる図面中、同様のまたは同一の要素は同一の参照符号、または、対応する参照符号と最初の一桁のみ異なる参照符号が付される。

図１は、本発明の一実施形態にかかるコンバータ装置１００の概略回路図を示す。コンバータ１００は、第１の部分１０１と、第２の部分１０２とを有する。第１の部分１０１は、電気的分離または電気的絶縁を示す境界１０４において、第２の部分１０２から電気的に分離（または絶縁）されている。

（図示しない）測定装置が第１の入力端子１０５と第２の入力端子１０７との間に接続されている。測定装置には、第１の給電電圧Ｖ１を供給端子１０９に供給することによって、エネルギーが供給可能である。入力電流１１１は図１に示されていない測定装置を通って流れ、第２の入力端子１０７に戻る。第２の入力端子１０７から入力電流１１１がシャント抵抗器１１３を通って、入力基準点１１５へと流れる。入力基準点１１５は図中の実施形態では接地電位ＧＮＤに接続されている。図示しない測定装置を通って流れる入力電流１１１は測定装置によって測定される物理量の測定値を示しうる。

電流シャントモニタとみなすこともできる第１の増幅器１１７は、第１の増幅器１１７の入力端子１１９、１２１における電圧降下を受ける。増幅器１１７はその入力端子１１９、１２１で受けた電圧降下を増幅し、接地電位ＧＮＤに接続された基準出力端子１２５に対するその出力端子１２３にて初期出力電圧を出力する。ここで、第１の増幅器１１７には供給入力端子１２７によって電気エネルギーが供給される。有利には、第１の増幅器１１７には第１の給電電圧Ｖ１により電気エネルギーが供給され、それは供給端子１０９にも供給される。

第１の増幅装置１１７の端子１２３にて出力される初期出力電圧は、第２の増幅器１３１のプラス入力端子１２９に供給される。第２の増幅器１３１は作動増幅器であるか、または、作動増幅器を有してなる。第１の増幅器１１７の出力端子１２３にて供給される初期出力電圧は、第１の入力端子１０５と第２の入力端子１０７との間に接続された測定装置を動作するための待機電流に対応し、初期出力電圧のこの成分は、物理量の測定値を示す信号に対応しない。有利には、第１の増幅器１１７の出力端子１２３にて供給される初期出力電圧は、たとえ測定されるべき物理量がゼロ値を有する場合であっても、ゼロではない。

この不所望の電圧オフセットを修正するため、コンバータ１００は、第２の増幅器１３１のマイナス入力端子１３９に抵抗器１３７を介して供給される、オフセット電圧をその出力端子１３５にて供給する電圧基準素子１３３を有する。さらに、第２の増幅器１３１の出力端子１４１は、別の抵抗器１４３を介して第２の増幅器１３１のマイナス入力端子１３９に接続されている。第２の増幅器１３１は、０Ｖ〜５Ｖの間の範囲の出力電圧ＶＯＵＴを、その出力端子１４１にて供給する。別の実施形態では、出力電圧は、たとえば、デジタル出力電圧信号として供給される。

コンバータ１００は、第１の部分１０１内の第１の回路１４７と、第２の部分１０２内の第２の回路１４９とを有する電圧伝達コンポーネント１４５をさらに有する。

図示の実施形態では、第１の回路は所定強度の光を発生する光源１５１を有し、ここで、その強度は、入力端子１５３にて受け取られる入力電圧ＶＯＵＴに依存する。第１の回路１４７に電気エネルギーを供給するため、供給端子１５５には第１の給電電圧Ｖ１によって電気エネルギーが供給される。有利には、第１の回路１４７は、適切な動作のために、端子１５７、１５９が接続されている接地電位ＧＮＤに対する正電圧および負電圧を用いるエネルギー源を必要としない。

光源１５１は、第１の回路の入力端子１５３にて受け取られた出力電圧ＶＯＵＴに基づく強度を有する光を発する。光源１５１により生じた光は、境界１０４を越えて、第２の回路１４９に含まれるフォトダイオード１６１に向かって進む。フォトダイオード１６１により受け取られる光の強度に基づいて、第２の回路１４９はその出力端子１６３において出力電圧ＶＯＵＴを生成する。第２の回路１４９を駆動するため、第２の回路１４９は供給端子１６５にて電気エネルギーを受け取る。したがって、第２の給電電圧Ｖ２が供給端子１６５に印加される。

第１の給電電圧Ｖ１を供給端子１０９、第１の増幅器１１７の供給端子１２７、第１の回路１４７の供給端子１５５、第２の増幅器１３１の供給端子１４２に供給するため、コンバータ１００は供給端子１６９にて第１の給電電圧Ｖ１を供給する電力供給器１６７を有する。第１の給電電圧Ｖ１はたとえば＋２４Ｖである。電力供給器１６７は、第１の給電電圧Ｖ１とは異なる極性の、第１の給電電圧以外の電圧を供給しない。すなわち、電力供給器１６７は単一極性の電力供給器とみなすことができる。

有利には、電力供給器１６７は電力入力端子１７１を介して外部装置から電気エネルギーを受け取る。したがって、第２の給電電圧Ｖ２は外部の装置またはシステムによって電力入力端子１７１に印加される。さらに、電力供給器１６７は第１の部分１０１に設けられた第１の供給器部分１６８と、第２の部分１０２に設けられた第２の電力供給器部分１７０とを含む。ここで、第１の電力供給器部分１６８および第２の電力供給器部分１７０は、第２の電力供給器部分１７０から第１の電力供給器部分１６８に電気エネルギーを伝達するために、誘導的に結合されている。

図２は、一実施形態にかかるコンバータ２００を概略的に示し、コンバータ２００には、第１の入力端子２０５と第２の入力端子２０７との間に測定装置２０４が接続されており、出力端子２６８において制御システム２７２が接続されている。４〜２０ｍＡレシーバ２１４において、入力電流２１１が受け取られ、ここで、レシーバ２１４には第１の電力供給器部分２６８によって電気エネルギーが供給され、それは供給端子２６９を介して単一極性の給電電圧を供給する。また、電流電圧コンバータ２１６は電流２１１を電圧、たとえば、出力電圧ＶＯＵＴに変換する。有利には、図１に示すように、電流電圧コンバータ２１６は、シャント抵抗器１１３と、第１の増幅器１１７と、第２の増幅器１３１と、基準電圧素子１３３と、抵抗器１３７、１４３とを有する。

また、図２に示されるコンバータ２００は電圧伝達コンポーネント２４５を有し、これは図１に示す電圧伝達コンポーネント１４５と同様に構成されている。有利には、電圧伝達コンポーネント２４５には、供給端子２５５を介して単一極性電力供給器２６８によって電気エネルギーが供給される。また、電流電圧コンバータ２１６には端子２１８にて単一極性電圧が供給される。

また、電圧伝達コンポーネント２４５には第２の部分から第２の電力供給器部分２７０を介して電気エネルギーが供給され、第２の電力供給器部分は供給端子２７１、２６５を介して電気エネルギーを供給する。

電圧伝達コンポーネント２４５は出力端子２６３、２６４において出力電圧ＶＯＵＴを供給し、または、そのスケーリングしたものを別の増幅器２６６に供給し、別の増幅器２６６が出力端子２６８にて最終出力電圧ＶＯＵＴを出力する。

一実施形態では、作動増幅器２６６はまた図１に示す実施形態１００においても設けられてもよい。さらに、増幅器２６６には供給端子２７１を介して第２の電力供給器部分２７０によって電気エネルギーが供給される。

図３は、従来例にかかるコンバータ３００を例示する。図２に示す一実施形態にかかるコンバータ２００と異なり、コンバータ３００は第１の部分３０１に２つの第１の電力供給器部分３６８ａ、３６８ｂが、２つの反対極性の電圧によって、第１の部分３０１のコンポーネントに電気エネルギーを供給することを必要とし、ここで、第１の電力供給器部分３６８ａは、正極性の給電電圧を供給し、他方、第１の電力供給器部分３６８ｂは負極正の給電電圧を供給する。

また、従来例にかかるコンバータ３００は第２の部分３０２に２つの第２の電力供給部３７０ａ、３７０ｂを有し、ここで、第２の部分のコンポーネントに電気エネルギーを供給するために、第２の電極供給器部分３７０ａは正極性の給電電圧を供給し、他方、第２の電力供給器部分３７０ｂは負極正の給電電圧を供給する。したがって、従来例にかかるコンバータ３００は、本発明の実施形態にかかるコンバータ１００または２００と比べて、より大きい空間を必要とし、より重く、したがって、より高価である。

「〜を含む」の語はそれ以外の要素またはステップを含むことを除外するものではなく、また「１つの」の語はその要素が複数設けられることを除外するものではない。異なる実施形態に関連させて説明した構成要素を組み合わせることもできる。また、特許請求の範囲の記載にされている参照番号は請求の範囲を限定するものではない。

Claims (13)

1. 入力電流（１１１）を出力電圧（ＶＯＵＴ）に変換するための、前記コンバータは電流ループレシーバとして構成されたコンバータ（１００、２００）であって、
   第１の部分（１０１、２０１）と、
   前記第１の部分（１０１、２０１）から電気的に分離された第２の部分（１０２、２０２）と、
   前記第１の部分の入力基準点（１１５）と、なお、前記コンバータは装置（２０４）を通って前記入力基準点（１１５）へ入力電流が流れることを可能とするよう構成されており、当該装置は、物理量の測定値に基づいて電流を供給する測定装置（２０４）であり、
   前記入力電流（１１１）に基づいて、出力基準電位（ＧＮＤ＿ｉｎｎ）に対する出力電圧（ＶＯＵＴ）を生成する回路（１１３、１１７、１３１、１３３、１３７、１４３、１４５）と、なお、当該回路は前記第１の部分（１０１）から前記第２の部分（１０２）に出力電圧（ＶＯＵＴ）を伝達するための電圧伝達コンポーネント（１４５）を有し、当該電圧伝達コンポーネントは第１の部分（１０１）内の第１の回路（１４７）と、前記第２の部分（１０２）内の第２の回路（１４９）とを有し、当該第１の回路は第１の給電基準電位（ＧＮＤ）に対する第１の給電電圧（Ｖ１）によって駆動されるよう構成されており、
   前記第２の部分（１０２、２０２）に設けられ、前記第２の回路（１４９）に接続された、前記出力電圧（ＶＯＵＴ）を出力するための出力端子（１６３、２６３、２６８）と、
   第１の入力端子（１０５、２０５）および第２の入力端子（１０７、２０７）と、なお、当該第１および第２の入力端子は両入力端子の間に前記装置（２０４）を接続するためのものであり、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子は前記第１の部分（１０１、２０１）に設けられており、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子により、前記第１の入力端子から前記装置を通って前記第２の入力端子（１０７）へと入力電流が流れ、前記第２の入力端子から前記入力基準点（１１５）へと入力電流が流れ、
   前記第２の入力端子（１０７）と前記入力基準点（１１５）との間に接続されたシャント抵抗器（１１３）と、なお、前記出力電圧（ＶＯＵＴ）は前記シャント抵抗器を通って入力電流が流れる際の、シャント抵抗器を介した電圧降下に基づいており、
   前記電圧降下を初期出力電圧に増幅する第１の増幅器（１１７）と、なお、前記出力電圧は、前記初期出力電圧に基づいており、
   前記初期出力電圧に基づいて前記出力電圧を生成する第２の増幅器（１３１）と、なお、前記第２の増幅器は、前記入力電流（１１１）が所定の電流値を有するとき、前記出力電圧がゼロであるように前記出力電圧を生成するよう構成されている、
   を有する、ことを特徴とするコンバータ。
2. 前記第１の給電基準電位は、接地電位（ＧＮＤ）である、請求項１記載のコンバータ。
3. 前記第１の回路（１４７）を駆動するための前記第１の給電基準電位に対する前記第１の給電電圧（Ｖ１）を供給するための電力供給器（１６７、１６８、１７０、２６８、２７０）と、
   前記第２の部分（１０２）内の電力入力端子（１７１）と、なお、前記電力供給器は、前記電流入力端子を介して電気エネルギーを受け取るよう構成されている、
   をさらに有する、請求項１または２記載のコンバータ。
4. 前記電力供給器はＤＣ電力供給器である、請求項３記載のコンバータ。
5. 前記電力供給器（１６７）は、前記第１の部分（１０１）内の第１の電力供給器部分（１６８）と、前記第２の部分（１０２）内の第２の電力供給器部分（１７０）とを有し、
   前記第１の電力供給器部分（１６８）は、前記第２の電力供給器部分（１７０）に誘導的におよび／または容量的に結合されている、
   請求項３または４記載のコンバータ。
6. 前記第２の電力供給器部分（１７０）は前記電力入力端子（１７１）を介して電気エネルギーを受け取るよう構成されており、
   前記第１の電力供給器部分（１６８）および前記第２の電力供給器部分（１７０）は、前記第２の電力供給器部分から前記第１の電力供給器部分に電気エネルギーを伝達するよう構成されている、
   請求項５記載のコンバータ。
7. 前記第２の回路（１４９）は、前記電力入力端子（１７１、１６５）を介して電力を受け取るよう構成されており、
   当該電力は第２の給電基準電位に対する、有利には接地電位に対する第２の給電電圧（Ｖ２）により供給される、
   請求項３から６のいずれか１項記載のコンバータ。
8. 前記第２の回路（１４９）は、誘導的に、光学的に、および／または、容量的に前記第１の回路（１４７）に結合されている、請求項１から７のいずれか１項記載のコンバータ。
9. 前記コンバータは、前記装置（２０４）に電気エネルギーを供給し、所定の電流範囲、有利には、０ｍＡ〜２０ｍＡの入力電流（２１１）を、前記出力基準電位、有利には接地電位に対する所定電圧範囲、有利には０Ｖ〜５Ｖの出力電圧（ＶＯＵＴ）に変換するよう構成されている、請求項１から８のいずれか１項記載のコンバータ。
10. 前記所定の電流値は４ｍＡの電流値である、請求項１から９のいずれか１項記載のコンバータ。
11. 前記第２の増幅器（１３１）は、前記入力電流と前記所定の電流値との差に比例する前記出力電圧を生成するよう構成されている、請求項１から１０のいずれか１項記載のコンバータ。
12. 物理量、有利には温度および／または圧力の測定値に基づいて電流を供給する測定装置（２０４）と、
    請求項１から１１のいずれか１項記載のコンバータ（１００、２００）と、なお、前記入力電流（１１１、２１１）は前記測定装置を通って前記入力基準点（１１５）へと流れることができ、前記測定装置は、有利には、前記第１の入力端子（１０５）と前記第２の入力端子（１０７）との間に接続されており、
    有利には、前記電力入力端子（１７１、２７１）を介して電気エネルギーを前記コンバータに供給し、前記出力端子（１６３、２６３、２６８）を介して前記コンバータ（１００、２００）から前記出力電圧（ＶＯＵＴ）を受け取る制御システム（２７２）と、
    を有する、ことを特徴とする装置。
13. 電流ループレシーバを用いて、入力電流を出力電圧に変換するための方法であって、
    装置を通って、第１の部分内の入力基準点へと入力電流を通流可能とするステップと、なお、前記装置は、物理量の測定値に基づいて電流を供給する測定装置（２０４）であり、前記装置は第１の入力端子と第２の入力端子との間に接続されており、なお、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子は前記第１の部分（１０１、２０１）に設けられており、前記第１の入力端子および前記第２の入力端子により、前記第１の入力端子から前記装置を通って前記第２の入力端子へと入力電流が流れ、前記第２の入力端子（１０７）から前記入力基準点（１１５）へと入力電流が流れ、
    前記入力電流に基づいて、出力基準電位に対する出力電圧を生成するステップと、
    電圧伝達コンポーネントを用いて前記第１の部分から第２の部分に前記出力電圧を伝達するステップと、なお、当該第２の部分は前記第１の部分とは電気的に分離されており、前記電圧伝達コンポーネントは前記第１の部分内の第１の回路と、前記第２の部分内の第２の回路とを有しており、
    第１の給電基準電位に対する第１の給電電圧により前記第１の回路を駆動するステップと、
    前記第２の部分内に設けられ、前記第２の回路に接続された出力端子において前記出力電圧を出力するステップと、
    を含み、
    前記第２の入力端子（１０７）と前記入力基準点（１１５）との間にシャント抵抗器（１１３）が接続されており、なお、前記出力電圧（ＶＯＵＴ）は前記シャント抵抗器を通って入力電流が流れる際の、シャント抵抗器を介した電圧降下に基づいており、
    前記方法は、
    第１の増幅器（１１７）により、前記電圧降下を初期出力電圧に増幅するステップと、なお、前記出力電圧は、前記初期出力電圧に基づいており、
    第２の増幅器（１３１）により、前記初期出力電圧に基づいて前記出力電圧を生成するステップと、なお、前記第２の増幅器は、前記入力電流（１１１）が所定の電流値を有するとき、前記出力電圧がゼロであるように前記出力電圧を生成するよう構成されている、
    をさらに含む、ことを特徴とする方法。

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