JPH07500188A - ２重極板型容量圧力伝送器の容量温度補償方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 発明の背景 本発明は工業プロセス制御装置において用いられる伝送器に関する。特に本発明 は、容量型差圧センサを用いる伝送器の浮遊容量補償に関する。

２線式（３線式または４線式も）伝送器は工業プロセス制御装置において広く用 いられている。２線式伝送器は、電源および負荷と共に電流ループに接続された １対の端子を備え、電流ループを流れるループ電流によって給電される。２線式 伝送器は、感知されたパラメータまたは状態、例えば感知された圧力の関数とし て、ループ電流の大きさを変化させる。

種々の動作範囲が可能であるが、最も広く実用されている２線式伝送器の出力は 、感知されたパラメータの関数として４〜２０ｍＡの範囲で変化する。典型的に は、例えば４ｍＡはゼロレベルを表わし、２０ｍＡは最大出力レベルに相当する 。

２線式伝送器は遠隔圧力測定の応用分野で広く用いられ得ることが分かった。２ 線式伝送器は差圧センサを用いて工業分野の差圧を検知する。それは、検知した 差圧を２線電流ループに流れる電流レベルに変換する。電流ループを流れる電流 は受信側装置で検知され、搬送された圧力情報が装置のオペレータに与えられる 。普通に利用されている代表的な差圧センサはコンデンサ極板型の圧力センサで ある。本発明と同じ譲受人によって所有されている米国特許第４３７０８９０号 には、１つの形式の容量型差圧センサが開示されており、引用によって本明細書 に統合される。センサ内のオイルの誘電定数が温度によって変化するので、セン サの伝達関数は温度依存性を持っている。伝送器内の浮遊容量が、この温度依存 性を明らかにするのを困難にしている。容量式差圧センサから正確な読みを得る ためには、浮遊容量を相殺しなければならないことが知られている。浮遊容量の 補償は、取外し可能モジュールと固定モジュールとを用いる２線式伝送器では、 より一層困難である。そのような伝送器では、固定モジュールがセンサを含み、 取外し可能モジュールが伝送器回路を含む。取外し可能モジュールの容量値は整 合せず、取外し可能モジュールが組込まれた後で、浮遊容量の影響を補償するこ とが必要となる。このことは、互いに異なる取外し可能モジュール間の両立（適 応）性を減少させる。２種類の取外し可能モジュールがあり、１つはセンサ出力 を直線化するのにデジタル回路を使用するデジタルモデルであり、もう１つはア ナログ回路を使用するアナログモデルである。これら２つのモデルでは、差圧セ ンサからの信号を直線化するのに２つの違った方法を用いている。その結果、セ ンサの伝達関数に２つの異なった温度係数がもたらされ、これら２つの型の取外 し可能モジュール間の両立性が制限されることになる。

異なった型の取外し可能モジュール間の両立性を改善するような、改善された浮 遊容量補償に対する継続的な要求がある。

発明の概要 本発明は、容量式差圧センサに関連する浮遊容量を補償するプロセス制御伝送器 内の回路に関する。温度係数がセンサの浮遊容量にはもはや依存しなくなるので 、伝送器の温度係数が改善される。

本発明は、伝送器に使用される取外し可能モジュールの型がどんなものか（デジ タル式かアナログ式か）に関係なく、センサの温度が変化したときでも、比較的 温度依存性のないセンサの伝達関数を提供することによって、相異なる型の固定 モジュールおよび取外し可能モジュール間の両立（適応）性を改善する。

遠隔プロセス制御伝送器は固定モジュールおよび取外し可能モジュールを含む。

固定モジュールは容量式圧力伝送器と浮遊容量の補償手段とを具備する。取外し 可能モジュールは２線式電流ループに接続される回路を具備し、固定モジュール に差し込まれる。電流ループを流れる電流は、容量式差圧センサによって検知さ れた圧力に応答して調節される。

浮遊容量を補償するための手段は固定モジュールに直接配置される。浮遊容量補 償手段は、容量式差圧センサ信号を完全に直線化するのではなくて、むしろ部分 的にしか直線化しない。残留した直線化（補償されずに残った何らかの浮遊容量 に対する補償）は、取外し可能モジュールで行なわれる。

装置の温度係数は未補償浮遊容量に直接関係する。本発明は、未補償浮遊容量の 大きさを減少することにより、温度変化に対する圧力伝達関数の感度を減少させ る。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による圧力情報伝送用２線式電流ループ通信装置のブロック図で ある。

図２は、２線式電流ループ通信装置の従来技術による伝送回路の簡略化した回路 図である。

図３は、本発明による２線式伝送器の簡略化した電気的回路図である。

図４は、本発明に使用するコンデンサの断面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１には、本発明による遠隔伝送器１２を含む２線式電流ループ通信装置１０の ブロック図を示す。２線式電流ループ通信装置１０は電源１６と負荷１８を含む 。伝送器１２は端子２０．２２で電流ループに接続される。

伝送器１２は取外し可能モジュール２６、固定モジュール２８および差圧センサ ３０よりなる。取外し可能モジュール２６内の電源２４は電圧Ｖ＋を発生し、取 外し可能モジュール２６内の回路に給電する。差圧センサ３０は、典型的には、 固定モジュール２８の構成上の一部分である。取外し可能モジュール２６、固定 モジュール２８および差圧センサ３０は伝送器ハウジング３１内に収納される。

電源１６により、２線式通信装置１０内に電流Ｉｔ、が発生される。この電流孔 により、負荷１８の両端に電圧が発生する。電流孔は伝送器１２によって受信さ れ、電源２４によって電圧Ｖ＋を発生するのに用いられる。電源２４は取外し可 能モジュール２６、固定モジュール２８および差圧センサ３０に電力を供給する 。差圧センサ３０はコンデンサ極板式圧力センサであり、工業プロセスの圧力を 検知するのに用いられる。差圧センサ３０は、測定した圧力を、差圧センサ３０ 内の能動的コンデンサの比を表わす容量値に変換する。

固定モジュール２８は差圧センサ３０に接続される。固定モジュール２８は差圧 センサ３０の動作に関連した回路を含む。

取外し可能モジュール２６はコネクタ３２．３４．３６で伝送器１２に装填され ると共に、固定モジュール２８に接続される。取外し可能モジュール２６は差圧 センサ３０の容量を、２線式通信装置に流れる電流レベルＩｔ、に変換し、さら に、あらゆる残留浮遊容量を補償する。取外し可能モジュール２６は電流ＩＬを 、最大および最小レベルの間、例えば４ｍＡおよび２０ｍＡの間に制御する。取 外し可能モジュール２６は、差圧センサ３０からの最小圧力信号が４ｍＡに対応 し、また最大圧力信号が２０ｍＡにそれぞれ対応するように調整されることがで きる。

典型的には、遠隔伝送器１２は２つの部分に分けられる。

差圧センサ３０と固定モジュール２８が１つの部分に属し、取外し可能モジュー ル２６と残り回路が他方の部分に属する。

これは２つの競合的な設計上の制約に遭遇する。差圧センサ３０は通常高温雰囲 気で動作するから、取外し可能モジュール２６はセンサ３０や固定モジュール２ ８から機械的に隔離される。同時に、ある種の電気回路素子は差圧センサ３０に 近接して配置されるのが望ましい。それ故に、固定モジュール２８は差圧センサ ３０に隣接して配置される。差圧センサ３０は物理的、熱的ショックに遭遇する ことが多い。装置の耐久性を増すために、差圧センサ３０や固定モジュール２８ はハウジング３１内に取り付けられるので、取外すことができない。

図１に示す伝送器１２の固定モジュール２８および取外し可能モジュール２６は 、本発明にしたがって、浮遊容量を調整するための回路を含む。この回路は、後 で詳細に説明される。

比較のために、図２に従来の２線式伝送器の電気回路図を示す。従来の伝送器３ ８は、固定モジュール４０と取外し可能モジュール４２を含む。固定モジュール ４０は、工業プロセス中の圧力を検知するのに用いられる容量式差圧センサ４４ を具備する。容量式差圧センサ４４は金属ハウジング４５内に配置される。固定 モジュール４０はダイオード４６゜４８．５０，５２．５４．５６．５８．６０ を含む。コンデンサ６２．６４は容量式差圧センサ４４からの信号をダイオード ４６−６０に接続する。固定モジュール４０はまた、抵抗６６．６７．６９およ びサーミスタ６８を含む。固定モジュール４０はコネクタ７０．７２．７４を介 して取外し可能モジュール４２に接続する。ＡＣ信号がコネクタ７０．７２゜７ ４を介してセンサ４４に印加される。ダイオード４６−６０は全波整流器として 作用する。ＤＣ電流よりなる出力信号がコネクタ７４に発生する。

取外し可能モジュール４２は電源７５、補償回路７６および制御／伝送回路７８ を含む。制御／伝送回路７８はマイクロプロセッサ７９を含むことができる。制 御／伝送回路７８はインダクタ８０，８２を介して容量式差圧センサ４４に接続 されると共に、電流孔を流す２線式電流ループにも接続される。補償回路７６は 、圧力測定の誤差の原因となる浮遊容量に対する補償をする。

本発明の特性を正しく認識するためには、被測定圧力と容量式差圧センサの容量 変化との関係を理解することが必要である。容量式差圧センサ４４は圧力に関係 する２つの容量ＣＨＳＣＬを備える。容量式差圧センサ４４の容量伝達関数はつ ぎのようになる。

Ｃ（Ｐ）−Ｃ８／　（１＋ＫＰ）　＋Ｃ，・・・（１）ｃｏは、圧力検知コンデ ンサの残留容量、すなわち、圧力が印加されない時の容量式差圧センサの容量で あり、これは温度と共に変化する。

Ｃは圧力に依存しない浮遊容量、 ｃｏ十〇、は圧力が印加されない時のセンサの容量、Ｋは圧力の正規化用のばね 定数（センサの容ｊｌＣＨＳＣＬ間の中央ダイアフラムのばね定数）、 Ｐは印加された圧力である。

取外し可能モジュール４２によって測定された固定モジュＲ（Ｐ）　−（Ｃ−Ｃ ）　／　（ＣＬ＋ＣＨ）Ｈ 一層（Ｃ／　（１−ＫＰ）　＋Ｃ，−Ｃｏ／　（１＋ＫＰ）−Ｃ）／　（Ｃｏ／ 　（１−ＫＰ）　十ＣＳ十Ｃｏ／　（１＋ＫＰ）＋Ｃ３） −２ＣＫＰ／　（２Ｃｏ＋２Ｃ８（１−〇 に２Ｐ２）　）　・・・（３） ここでは、ＣＬとＣＩは対称であると仮定している。これは、センサ４４のＣＩ 側のＣ８、Ｃｓ１にの値および温度係数が、ＣＬ側のＣ８，Ｃ，にの値および温 度係数と実質上等しいことを意味する。

上記式（３）は、２次の圧力項が分母に残っていることを示している。この２次 の圧力項は浮遊容量Ｃによるものである。従来の伝送回路３８（図２参照）では 、２つの選択可能な方法でこの浮遊容量を補償しようとしている。ｍｌの（デジ タル）方法では、マイクロプロセッサ７９のソフトウェアが、直線化用のコンデ ンサＣＤＤと組合わさって伝達曲線を部分的に直線化する。他の（アナログ）方 法では、補償回路７６によって直線化用の容量ＭＡＣ９Ａが導入される。

（ＭＡはＯから１の範囲にあり、ポテンショメータに依存する） ＭＡ　ＣＤＡの導入により、伝達関数はつぎのようになる。

Ｒ（Ｐ）−（Ｃ−Ｃ）／（ＣＬ十Ｃ１１−Ａ　ＬＨ ２ＭＡ　ＣＤＡ） 一２ＣＫＰ／　（２Ｃｏ＋２　（Ｃ８−理想的には、ＭＡＣＤＡ−ＣＳであって 分母の第２項が消去される。そうすれば、Ｃの項が消去され、したがってＲＡ（ Ｐ）は温度に依存しなくなる。ｃｏはセンサ４４に充填されるオイルの誘電定数 に依存し、オイルの誘電定数は温度に依存する。Ｃは個々の固定モジュールごと に異なるから、ＭＡ　ＣＤＡ−０８の値はアナログ式取外し可能モジュール４２ と固定モジュール４０のそれぞれの組合せごとに相違する。

オイルの誘電定数の温度係数に起因する温度効果の大きさは、式４中の（Ｃ５− ＭＡＣ，Ａ）の大きさに依存する。

デジタルモデルの取外し可能モジュール４２では、補償コンデンサＣＤＤは固定 の指定値に設定される。この型のモジュールでは、伝送回路７８に設けられるマ イクロプロセッサ７９によって実行されるソフトウェアを用いることにより、伝 達関数は室温において直線化されることができる。デジタルモデルでの伝達関数 （ソフトウェアで直線化する前の）はつぎのようになる。

Ｒ，（Ｐ）　−（ＣＬ−ＣＨ）　／　（ＣＬ＋ＣＨ−２Ｃ，Ｄ）−２ＣｏＫＰ／ 　（２Ｃｏ＋２　（Ｃ８−ＣＤＤ）（１−に２Ｐ２）ｌ　・・・（５） 一般に、式５中の（ＣＳ−Ｃ，、）は式４中の（ＣＳ−ＣＤＡ）と等しくはなら ないであろう。したがって、オイルの誘電温度係数がＣ８に及ぼす影響は、式４ および５の伝達関数に対して異なったしのとなるであろう。アナログおよびデジ タル型の取外し可能モジュール４２間の差は、圧力変換器の伝達関数が温度によ ってどの様に影響されるかを示す、次の２つの式から理解できるであろう。

ＲＡ（ＰＳＴ）−Ｃｏ（Ｔ）　２Ｋ　（Ｔ）　Ｐ／　［２Ｃ８（Ｔ）　＋２　（ Ｃ（Ｔ）−ＭＡＣＤＡ（Ｔ））（１−Ｋ　（Ｔ）　２Ｐ２）　］　・・・（６） Ｒ（ＰＳＴ）　−Ｃ（Ｔ）　２Ｋ　（Ｔ）　Ｐ／　［２Ｃ６（Ｔ）＋２　（Ｃ（ Ｔ）−Ｃ，、（Ｔ）ｌ　（Ｉ−Ｋ　（Ｔ）　２Ｐ２１１　・・・（７）他の項の 幾つかもまた温度依存性があるが、ｃｏ　（Ｔ）は式６および７の支配的な温度 依存項である。ポテンショメータ制御を用いることにより、式６中のＭＡＣＤＡ の項は、Ｃ５の項を室温で事実上打ち消すことができる。これにより、非常に直 線性の良い圧力曲線が室温で得られ、Ｃｏ　（Ｔ）の項を打ち消すことができる 。伝送器の温度係数に及ぼすオイルの誘電温度係数の効果は最小になるであろう 。

一方、式７において、ＣＤＤ（Ｔ）は定数であり、Ｃ８（Ｔ）項を完全に打消し はしない。Ｃ，Ｄ（Ｔ）は固定値であるから、差圧センサ４４の全範囲およびプ ロセス変数に亘って、あるいは別々の置換可能なモジュール４２で遭遇されるよ うなＣ（Ｔ）の全ての値に対して補償することはできない。オイルの誘電温度係 数は、Ｃ８とＣＤＤとのミスマツチに関係するような伝送器の温度係数を生じさ せるであろう。

本発明は、式４および６の圧力伝達関数を生じ、かつ式５および７の伝達関数を 有する取外し可能モジュール間に、高度の相互交換可能性をもたらすように固定 モジュール４０を修正するものである。これにより、差圧センサ４４と現在およ び将来の取外し可能電子モジュール４２との間の適合性（両立性）が改善され、 また違った形式の差圧センサ４４を用いて構成される伝送器の温度性能が改善さ れるであろう。

改善は２つの要因によってもたらされる。固定モジュール４０には、固定容量の 補償回路が含まれる。この付加的補償補の値は、アナログ式取外し可能モジュー ルが較正されたときに、ＭＣが実質上ＣＤＤに等しくなるように選定される。

　ＤＡ このことは、固定モジュールに補償容量ＣＤＭを含めることによって達成される 。

図３は、本発明による２線式伝送器１２の簡略化した電子回路である。２線式伝 送器１２は取外し可能モジュール２６と固定モジュール２８を含む。固定モジュ ール２８は容量式差圧センサ３０およびダイオード８４．８６．８８．９０゜９ ２．９４．９６．９８を含む。センサ３０は金属ハウジング９９内に配置される 。容量１００．１０２が容量式差圧センサ３０をダイオード８４〜９８に接続す る。固定モジュール２８は抵抗１０４とサーミスタ１０６、および直列抵抗１０ ８．１１０を含む。固定モジュール２８はコネクタ１１２．１１４．１１６を介 して取外し可能モジュール２６に接続される。

本発明によれば、固定モジュール２８はまた容量補償回路１１８を含む。容量補 償回路１１８はダイオード１２０゜１２２および容量ＣＤＭの補償コンデンサ１ ２４よりなる。

取外し可能モジュール２６は制御／伝送回路１２６、補償回路１２８、およびイ ンダクタ１３０．１３２を含む。制御／伝送回路１２６はマイクロプロセッサ１ ２７を含むことができ、インダクタ１３０．１３２を介して固定モジュール２８ に接続される。制御／伝送回路１２６は容量圧力差圧センサ３０で検知された圧 力に応答して電流ループに流れる電流ｌＬを制御する。

固定モジュール２８は、圧力測定の際に浮遊容量を部分的に打ち消すために用い られる容量補償回路１１８を含む。本発明では、直線化用容量ＣＤＭ（コンデン サ１２４）が固定モジュール２８内に接続される。

固定モジュール２８内に容量補償回路１１８を配置したことにより、取外し可能 モジュール２６の補償回路１２８またはマイクロプロセッサ１２７のソフトウェ ア・アルゴリズムは残留の浮遊容量に対する補償だけをすれば良いようになる。

このことは、直線化され、温度補償された伝送器を提供するような、種々の異な った形式のモジュールが取外し可能モジュール２６に使用できることを意味する 。

旧式モジュールとの遡及的両立（適応）性を保持することは重要である。なぜな ら、そのことが、旧式の固定モジュール４０が新たな取外し可能モジュール２６ と組合わされて、しかも新製品として部分的に高級化され、同等またはより優れ た性能の装置が開発されることを可能にするからである。

ここで遡及的両立（適応）性とは、新しい製品が旧式の製品に対して両立性を有 することを意味する。補償回路７６を用いた取外し可能モジュール４２との、よ り新式の固定モジュール２８の遡及的両立性を確かにするためには、固定モジュ ール２８の浮遊容量ＣＳはＣ，Ｍ（新たな容量）によって完全に相殺されてはな らない。このことは、下記の式８のＭＡがＯに正確に較正されることはできない ために必要となる。式６を参照すると、アナログ方式の取外し可能モジュール２ ６によって測定された固定モジュール２８の伝達関数はつぎのようになる。

Ｒ”　Ａ（Ｐ、　Ｔ）−Ｃ８（Ｔ）　２ＫＡ（Ｔ）　Ｐ／［２Ｃｏ（Ｔ）　＋２ １ｃ８（Ｔ）　−ＣＤＭ（Ｔ）−ＭＡＣ，＾（Ｔ））　（１− Ｋ　（Ｔ）　２Ｐ２）　］　・・・（８）もしも、　（Ｃ（Ｔ）−Ｃ，Ｍ（Ｔ） −ＭＡＣ，Ａ（Ｔ））一〇ならば、 Ｒ”Ａ（Ｐ、　Ｔ）−ＫＡ（Ｔ）　Ｐ ここで、ＣＤＭはモジュール２８の補償容量、ＣＤＡは取外し可能モジュール２ ６の補償容量、ＭＡは補償回路１２８内のポテンショメータによる、０に近い数 と１との間の範囲（ｒａｎｇｅ）である。

デジタル式の取外し可能モジュール２６の場合、ソフトウェアによる容量補償以 前では、新規な補償容ｊｌｃ、Ｍを含む伝達関数はつぎのようになる。

Ｒ’　（Ｐ、　Ｔ）　−Ｃ（Ｔ）　２ＫＤ（Ｔ）　Ｐ／Ｄ　Ｏ ［２Ｃ（’ｒ）　＋２　（Ｃ（Ｔ）　−Ｃ，ＭＯＳ もしも、（Ｃ（Ｔ）−Ｃ（Ｔ）−Ｃ，、（Ｔ））　−０ならｓ　ＤＭ ば、 Ｒ’　（Ｐ、Ｔ）■ＫＤ（Ｔ）　Ｐ ここでＣＤＭは、調整後において、式８中のＭＡＣＤＡが式９中のＣ９がこ実質 上等しくなるように選定される。それ故に、Ｋ　（Ｔ）とに、（Ｔ）とは同じよ うな温度依存性を示す。

したがって、Ｋ　（Ｔ）およびＫＤの温度依存性を除去して、信号が圧力には依 存するが、温度には依存しないように、固定モジュール（図３の回路要素１０４ ．１０６．１０ｇ、１１０）の温度補償を行なうことができる。デジタルまたは アナログのいずれの取外し可能モジュールが採用されるかにかかわらず、温度係 数は実質上等しくなる。

モジュール２６として使用できる２種の装置がある。アナログ型では、補償回路 １２８があらゆる残留浮遊容量を打ち消す。デジタル型では、補償回路１２８内 の別個のコンデンサＣＤＤが、名目上あらゆる残留浮遊容量を打ち消す。マイク ロプロセッサ１２７でのソフトウェアの実行が伝達関数をより一層直線化する。

いずれの場合にも、浮遊容量はコンデンサ１２４と補償回路１２８との結合効果 によって相殺される。

温度変動の影響が未補償浮遊容量の大きさに直接関係するので、残留浮遊容量の 温度による変化は比較的小さいであろう。

温度による全浮遊容量の変動は、物理的コンデンサであるコンデンサ１２４の変 動によって精密に追跡されるであろう。

ＣＤ−値は、固定モジュール２８がアナログ型の取外し可能モジュール２６と共 に用いられて正しく較正されたとき、弐８中のＭＡＣｏＡが式９中のＣＤＤに実 質上等しくなるように選定される。その結果、弐８は式９と実質上同じになり、 センサ３０内のオイルの誘電定数が温度によって変化するとき、２つの回路は同 じような温度変動を示すであろう。類似の温度変動特性に加えて、本発明は、Ｃ ＨおよびＣＬを同じ割合で変化させるような、どのような変動をも補正すること ができる。

本発明によれば、ＣＤＭは、温度による浮遊容量の影響をより効果的に追跡する ようにされることができる。このことは、センサ３０と同じ材料でＣＤＭＧ構成 し、かつセンサ３０の近くにこれを配置することによって達成される。

図４に、図３の補償回路１１８のコンデンサ１２４として採用し、ＣＤＭ（Ｔ） の項を生じさせることのできるコンデンサ１３４の１例を示す。コンデンサ１３ ４は、金属ハウジング９９内に延びるプランジャ１３６を含む。プランジャ１３ ６は孔１４０内に挿入され、この孔には、ノ蔦つリング９９内の絶縁構造物を構 成するのに使用されたのと同じ種類の絶縁物が充填されている。導線１４２．１ ４４がコンデンサ１３４に接続される。コンデンサ１３４の容量は、プランジャ １３６を孔内の違った深さに配置することによって変えることができる。この技 術によって、所望の容ｆｆｉ　ＣＤ−（設定される。図４の実施例では、Ｃ，Ｍ （Ｔ）は温度依存性の浮遊容量の変動に追尾するであろう。

本発明の伝送器ハウジング内には、適当に整合された補償用容量と関連のダイオ ードとを含む固定モジュールの電子回路素子が収納される。交換用の電子回路素 子が現場で組込まれ得るように、装置ごとに相違する残留浮遊容量を相殺するだ めの微細調整を備えた、取外し可能モジュールが準備される。その代わりに、残 留浮遊容量を名目（公称）上相段するような固定容量を、取外し可能モジュール に設けても良い。

直線化用のアルゴリズムを備えたデジタル回路が含まれても良い。本発明では、 固定モジュール内の残留浮遊容量は、１つのタイプの取外し可能モジュールの標 準固定容量によって名目上相殺されるように設定される。可変補償容量を有する 取外し可能モジュールは、固定モジュール内の残留浮遊容量を実質上完全に打消 すことができる。これは、古い型の取外し可能モジュールとの遡及的両立性を確 かにするのに有用である。

本発明は好ましい実施例に関して説明されたが、当該技術の熟達者は、発明の精 神および範囲から逸脱することなしに形式および詳細において変更できることを 理解するであろう。

例えば、種々の形式の容量補償回路網やコンデンサの構成が用い得る。

特表千７−５００１８８　（１Ｇ） フロントページの続き （７２）発明者　ジーマン、プライアンアメリカ合衆国　５５０４４　ミネソタ 州、レイクヴイレ、シュディカル　ロード

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．ハウジングと、 ハウジング内に配置され、差圧を感知し、これに応答して静電容量を変化する容 量式差圧センサと、ハウジング内に配置され、容量式差圧センサに結合されて容 量式差圧センサの静電容量を検知し、測定信号を発生し、かつ測定信号が存在す る接続点を含む固定モジュールと、固定モジュール上にあって、測定信号と関連 した浮遊容量を部分的に補償する手段と、 ハウジングに取外し可能に装填され、固定モジュールの接続点および２線式電流 ループに電気的に接続され、さらに測定信号に応答して２線式電流ループを通る 電流を制御し、２線式電流ループから電力を受取る手段を含む取外し可能モジュ ールとを具備した２線式電流ループ通信装置における差圧信号伝送装置。
2. ２．取外し可能モジュールが残留浮遊容量を補償するための手段を含む請求項１ 記載の装置。
3. ３．残留補償のための手段が固定値を有するコンデンサよりなる請求項２記載の 装置。
4. ４．残留補償のための手段が可変コンデンサよりなる請求項２記載の装置。
5. ５．測定信号を直線化するためのデジタル回路を含む請求項２記載の装置。
6. ６．補償手段が、容量式差圧センサを構成するのに用いられたのと類似の材料で 作られたコンデンサを含む請求項１記載の装置。
7. ７．補償手段が、容量式差圧センサの金属ハウジングに受納されたプラグで構成 されたコンデンサよりなる請求項１記載の装置。
8. ８．補償手段が温度に応じて補償の大きさを変え、その結果、制御された電流が 温度変化によっては実質上影響を受けないような請求項１記載の装置。
9. ９．差圧信号を伝送するための２線式電流ループ内の伝送器であって、 ２線式電流ループに接続され、２線式電流ループに流れる電流を差圧信号に応じ て制御する手段を含み、さらに残留浮遊容量を補償するための手段を含む取外し 可能モジュールと、差圧を検知し、これに応答して静電容量を変化させ、その結 果差圧信号を変化させる容量式差圧センサ、および容量ＣＤＭを差圧信号に接続 して浮遊容量を部分的に相殺する容量補償回路を含み、取外し可能モジュールに 結合されている固定モジュールとを具備した伝送器。
10. １０．残留浮遊容量を補償するための手段はマイクロプロセッサを含む請求項９ 記載の伝送器。
11. １１．補償手段は固定値を有するコンデンサよりなる請求項９記載の伝送器。
12. １２．補償手段は可変コンデンサよりなる請求項９記載の伝送器。
13. １３．２線式電流ループに差圧信号を伝送するための伝送器内にあって、圧力転 送機能を有する固定モジュールであって、 差圧を検知し、これに応答して静電容量ＣＬおよびＣＨを変化させる容量式差圧 センサと、 調整可能な補償容量ＭＡＣＤＡを有するアナログ式取外し可能モジュール、およ び補償容量ＣＤＤを有するデジタル式の取外し可能モジュールに接続するための コネクタと、固定モジュールの伝達関数に補償容量ＣＤＭを導入して、調整可能 な補償容量ＭＡＣＤＡと補償容量ＣＤＤとが実質上等しくなるようにする容量補 償回路とを具備した固定モジュール。
14. １４．補償容量ＣＤＭが、温度に対して予定の態様で変化する請求項１３記載の 固定モジュール。
15. １５．圧力に応答して静電容量ＣＬおよびＣＨを変化させる容量式差圧センサを 含む固定モジュールを具備し、固定モジュールは圧力伝達関数 ＲＡ（圧力）＝（ＣＬ−ＣＨ）／（ＣＬ＋ＣＨ−２ＭＡＣＤＡ） をもたらすアナログ式取外し可能モジュールに接続されるように適合され、かつ また伝達関数 ＲＤ（圧力）＝（ＣＬ−ＣＨ）／（ＣＬ＋ＣＨ−２ＣＤＤ）をもたらすデジタル 式取外し可能モジュールに接続されるように適合された、２線式電流ループ内の 伝送器の浮遊容量を補償する方法であって、 補償容量ＣＤＭを有する容量補償回路を、固定モジュール内に設ける段階と、 アナログ式取外し可能モジュールおよびデジタル式取外し可能モジュールが較正 されたとき、ＭＡＣＤＡがＣＤＤと実質上等しくなるように、容量ＣＤＭを選定 する段階とよりなる方法。
16. １６．伝送器が容量式差圧センサで圧力を測定し、これに応答して２線式電流ル ープを通る電流を制御し、この伝送器が固定モジュールと取外し可能モジュール とを含むような、２線式電流ループ通信装置内の伝送器の浮遊容量を補償する方 法であって、 容量式差圧センサからの測定信号を固定モジュールで受信する段階と、 容量式差圧センサに関連した浮遊容量を固定モジュール内の回路で部分的に補償 する段階と、 固定モジュールの出力信号を発生する段階と、固定モジュールの出力信号を取外 し可能モジュールで受信する段階と、 取外し可能モジュール内の回路で残留浮遊容量に対する補償を行なう段階と、 測定信号の変化に応答して２線式電流ループを流れる電流を変化させる段階とよ りなる方法。
17. １７．残留浮遊容量に対する補償は、可変容量の導入を含む請求項１６記載の方 法。
18. １８．取外し可能モジュール内の回路で測定信号を直線化する段階を含む請求項 １６記載の方法。
19. １９．残留浮遊容量に対する補償は、固定値を有する容量の導入を含む請求項１ ６記載の方法。
20. ２０．誘電材料を充填された空所内に電極を配置する段階と、 所望の容量値が得られるように、空所内の電極の位置を変更する段階とよりなる 、製造過程で容量を変化させる方法。
21. ２１．所望の容量値が得られるように、電極の寸法を変化させる段階を含む請求 項２１記載の方法。