JP6297146B2 - クロック同期ノイズを避けるための可変周波数クロック回路を有するプロセス変数伝送器 - Google Patents
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Claims (26)
- 第1のサンプリング周波数におけるサンプリングクロック信号を受け取り、前記第1のサンプリング周波数において、アナログのセンサ信号であって検知されたプロセス変数を示しているものをサンプリングし、当該サンプリングされたアナログのセンサ信号をデジタル信号へと変換する測定回路と、
前記デジタル信号を受け取り、前記検知されたプロセス変数を表す出力を与えるプロセッサと、を備え、さらに、
前記サンプリングクロック信号を受け取り、前記第1のサンプリング周波数において干渉信号をサンプリングし、当該干渉信号が干渉閾値の条件を満たす場合にトリガ信号を発生する高調波エネルギー検出器と、
前記トリガ信号を受け取り、当該トリガ信号に応答して、前記サンプリングクロック信号の周波数を前記第1のサンプリング周波数とは異なる代替サンプリング周波数へと変更する可変周波数クロック回路と、を備えることを特徴とするプロセス変数伝送器。 - 前記可変周波数クロック回路が、前記サンプリングクロック信号の周波数を、前記代替サンプリング周波数であって前記第1のサンプリング周波数から閾値の周波数間隔だけ離れたものへと変更するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記閾値の周波数間隔が前記第1のサンプリング周波数に対応する測定対象の狭帯域の幅(a narrow band of sensitivity)を超えていることを特徴とする請求項2に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記高調波エネルギー検出器が、前記サンプリングされた干渉信号が前記干渉閾値の条件を満たすか否かを、前記第1のサンプリング周波数から又は当該第1のサンプリング周波数の高調波周波数から、閾値範囲内にある周波数において判断するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記高調波エネルギー検出器がさらに、
前記サンプリングされた干渉信号が閾値条件を満たすエネルギーレベルを、前記第1のサンプリング周波数の高調波周波数であって測定対象の狭帯域(a narrow band of sensitivity)内にある周波数において有する場合に、前記トリガ信号を発生するコンパレータを備えることを特徴とする請求項4に記載のプロセス変数伝送器。 - 前記可変周波数クロック回路が、前記トリガ信号に応答して、前記サンプリングクロックの周波数を複数の代替サンプリング周波数のうちの1つに変更するよう構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記可変周波数クロック回路が、
電圧入力信号を受け取り、当該電圧入力信号の関数として発振器出力信号を与える電圧制御発振器であって、当該発振器出力信号から前記サンプリングクロック信号が生成されるという関係がある電圧制御発振器と、
一連のスイッチを有する抵抗器網であって、当該一連のスイッチが前記電圧入力信号の値を制御するように構成されている抵抗器網と、
前記トリガ信号を受け取り、前記一連のスイッチを制御して前記電圧入力信号を変化させる論理回路と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のプロセス変数伝送器。 - 前記プロセッサからの前記出力を受け取り、ループを制御して前記検知されたプロセス変数を示す情報を与えるようにする入力/出力(I/O)回路をさらに備える請求項1に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記ループが4−20mAプロセス制御ループを備えることを特徴とする請求項8に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記第1のサンプリング周波数においてサンプリングされる前記干渉信号は、前記アナログのセンサ信号であって検知されたプロセス変数を示しているものとは別のものとして、干渉を含んで得られるものであることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載のプロセス変数伝送器。
- 前記第1のサンプリング周波数においてサンプリングされる前記干渉信号は、前記プロセス変数伝送器のハウジングから得られるものであることを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載のプロセス変数伝送器。
- プロセス変数伝送器を制御する方法であって、
検知されたプロセス変数を示しているアナログのセンサ信号を第1のセンササンプリング周波数においてサンプリングすることと、
前記サンプリングされたセンサ信号をデジタル値へと変換することと、
プロセス制御ループに前記デジタル値を示す出力を与えることと、を備え、さらに、
前記第1のセンササンプリング周波数において干渉信号をサンプリングすることと、
前記サンプリングされた干渉信号が干渉閾値の条件を満たすことを判断することに応答して、前記第1のセンササンプリング周波数を、代替センササンプリング周波数であって前記第1のセンササンプリング周波数から異なるものへと変更することと、を備えることを特徴とする方法。 - 前記第1のセンササンプリング周波数から前記代替センササンプリング周波数へと変更することが、
前記サンプリングされた干渉信号が干渉閾値の値を、前記第1のセンササンプリング周波数から又は当該第1のセンササンプリング周波数の高調波周波数から、閾値範囲内にある周波数において、超えているか否かを判断することを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記閾値範囲が、前記第1のセンササンプリング周波数に対応する測定対象の帯域(a band of sensitivity)にあることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記第1のセンササンプリング周波数を変更することが、
前記第1のセンササンプリング周波数を、前記代替センササンプリング周波数であって、前記第1のセンササンプリング周波数から少なくとも最小距離だけ離れており、且つ、前記閾値範囲を超えているものへと変更することを備えることを特徴とする請求項13に記載の方法。 - 前記最小距離が前記閾値範囲にマージンを加えたものとして構成されていることを特徴とする請求項15に記載の方法。
- 前記第1のセンササンプリング周波数を変更することが、
前記第1のセンササンプリング周波数を、複数の代替センササンプリング周波数のうちの一つへと変更することを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記出力をプロセス制御ループへと与えることが、
前記出力を4−20mAプロセス制御ループへと与えることを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記第1のセンササンプリング周波数においてサンプリングされる前記干渉信号は、前記検知されたプロセス変数を示しているアナログのセンサ信号とは別のものとして、干渉を含んで得られるものであることを特徴とする請求項12ないし18のいずれかに記載の方法。
- 前記第1のセンササンプリング周波数においてサンプリングされる前記干渉信号は、前記プロセス変数伝送器のハウジングから得られるものであることを特徴とする請求項12ないし19のいずれかに記載の方法。
- サンプリングクロック信号を受け取り、第1のサンプリングクロック周波数においてアナログセンサ信号をサンプリングするサンプリング部と、
前記サンプリング部に接続されており、前記サンプリングされたアナログセンサ信号をデジタル値へと変換するアナログ・デジタルコンバータと、
前記デジタル値を示す出力信号を与えるプロセッサと、
干渉信号における干渉が前記出力信号において狭帯域誤差を発生させているか否かを検出し、当該発生させていることを検出した場合の応答として、干渉検出出力信号を与える干渉検出器と、
前記干渉検出出力信号を受け取り、前記第1のサンプリングクロック周波数を代替サンプリングクロック周波数へと変更する可変周波数クロック回路と、を備えることを特徴とするプロセス変数伝送器。 - 前記可変周波数クロック回路が、前記第1のサンプリングクロック周波数を、複数の異なる代替サンプリングクロック周波数のうちの一つへと変更することを特徴とする請求項21に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記干渉検出器が干渉サンプリング部を備え、
前記干渉検出器が、当該干渉サンプリング部によって前記干渉信号をサンプリングすることで、前記干渉が前記狭帯域誤差を、前記サンプリング部が前記アナログセンサ信号をサンプリングする際の周波数と同じ周波数において発生させているか否かを検出することを特徴とする請求項21に記載のプロセス変数伝送器。 - 前記干渉サンプリング部が、前記サンプリングクロック信号を用いて前記干渉信号をサンプリングすることを特徴とする請求項23に記載のプロセス変数伝送器。
- 前記干渉信号は、前記アナログセンサ信号とは別のものとして、干渉を含んで得られるものであることを特徴とする請求項21ないし24のいずれかに記載のプロセス変数伝送器。
- 前記干渉信号は、前記プロセス変数伝送器のハウジングから得られるものであることを特徴とする請求項21ないし25のいずれかに記載のプロセス変数伝送器。
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