JPH1186176A - 測定装置 - Google Patents
測定装置Info
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- JPH1186176A JPH1186176A JP10197509A JP19750998A JPH1186176A JP H1186176 A JPH1186176 A JP H1186176A JP 10197509 A JP10197509 A JP 10197509A JP 19750998 A JP19750998 A JP 19750998A JP H1186176 A JPH1186176 A JP H1186176A
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- G01D3/02—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for altering or correcting the law of variation
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Abstract
た測定装置において、評価アセンブリを変更することな
くセンサアセンブリを容易に交換できるようにし、さら
にセンサアセンブリと評価アセンブリとの間において僅
かなコストで耐電圧の直流導電分離を行えるようにす
る。 【解決手段】 ディジタル化された測定データの処理の
ためのプログラムコードとセンサ固有の係数が、センサ
アセンブリ内の不揮発性ディジタルメモリに格納されて
いる。スイッチオン後、センサアセンブリに設けられて
いる制御回路によりメモリ内容の伝送が行われ、次に、
ディジタル測定データが単方向シリアルインタフェース
を介して評価アセンブリへ伝送される。
Description
と評価アセンブリを備えており、前記センサアセンブリ
は、物理的な測定量を捕捉する少なくとも1つのセンサ
と、センサから供給されたアナログ測定信号をディジタ
ル化するためにセンサごとに1つ設けられたアナログ/
ディジタル変換器と、センサ固有の特性データの格納さ
れた不揮発性ディジタルメモリとを有しており、前記評
価アセンブリはディジタルインタフェースを介して前記
センサアセンブリと接続されており、前記評価アセンブ
リは、センサアセンブリから送出されディジタル化され
た測定データをディジタル処理する装置と、処理された
測定データのための出力装置と、電流供給装置とを有す
る、測定装置に関する。
ンサアセンブリにおけるセンサ信号をできるかぎりセン
サの近くでディジタル化することができ、また、補償や
出力に適した形態への測定結果の変換などの後続処理
を、センサアセンブリとは別個の評価アセンブリにおい
て行うことができる。このことにより、測定装置の耐障
害性や信号安定度が高まる。感度や温度係数など実験に
依存するセンサ特性データをセンサのところにじかに設
けられた不揮発性ディジタルメモリに格納することによ
り、まえもって製造された(組み立て部品として大量生
産された)調整済みのセンサアセンブリや評価アセンブ
リを用意しておくことで、多くの測定領域や許可場所に
対し納入期間を短く抑えることが、メーカにとって容易
になる。これに加えて、ユーザであっても修理や測定領
域装備変更を工場で新たに較正しなおすことなく迅速に
実施できる。
センサアセンブリと評価アセンブリとの間のインタフェ
ースとして通常、評価アセンブリのマイクロコントロー
ラによって制御される双方向シリアル周辺バスが用いら
れる。この場合、マイクロコントローラはこのバスを介
して、アナログ/ディジタル変換器や不揮発性ディジタ
ルメモリなどセンサアセンブリの各コンポーネントをア
ドレス指定し、センサアセンブリのコンフィグレーショ
ンを整え、メモリ内容を読み出し、測定値を呼び出す。
このために必要とされるプログラムコードは、必要とさ
れるコンフィグレーションデータと同様、評価アセンブ
リ内に格納されている。したがってセンサアセンブリの
交換により、一般に評価アセンブリ内でも変更が必要と
なる。
常、電流供給、測定信号伝送、通信等のためのすべての
接続線をケーシングに対し電位的に無関係に(導電分離
して)設計する、という要求がある。これに対し、セン
サにおける障害入力結合を最小にするためであるとか特
定の安全規定を満たすためには、センサをケーシングと
じかに接続するほうが有利である。このような相いれな
い両方の要求は、センサアセンブリと評価アセンブリと
の間において、耐電圧の直流導電分離によって満たすこ
とはできる。しかし、公知の測定装置において必要とさ
れる双方向シリアルインタフェースは、直流導電分離に
は適しておらず、あるいは多大なコストをかけることに
よってしか適するものとはならない。
題は、上述の形式の測定装置において、評価アセンブリ
を変更することなくセンサアセンブリを容易に交換でき
るようにし、さらにセンサアセンブリと評価アセンブリ
との間において僅かなコストで耐電圧の直流導電分離を
行えるようにすることである。
は、ディジタルインタフェースは単方向シリアルインタ
フェースであり、該インタフェースはディジタルデータ
をセンサアセンブリから評価アセンブリへ伝送し、セン
サアセンブリ内の不揮発性ディジタルメモリは、センサ
アセンブリを初期化するためのコンフィグレーションデ
ータと、評価アセンブリ内のディジタル測定データを処
理するためのプログラムコードおよび係数を格納してお
り、前記センサアセンブリは制御回路を有しており、該
制御回路は、センサアセンブリのスイッチオン直後に前
記不揮発性ディジタルメモリに格納されているデータの
読み出しを行わせ、読み出されたコンフィグレーション
データによりセンサアセンブリを初期化させ、読み出さ
れたメモリ内容を前記シリアルインタフェースを介して
評価アセンブリへ伝送させ、該制御回路は、前記メモリ
内容の伝送完了後、規則的な時間インターバルで自発的
に、ディジタル測定データを含むそのつど1つのデータ
セットを前記シリアルインタフェースを介して評価アセ
ンブリへ伝送させることにより解決される。
ンサ固有のあらゆるデータは、コンフィグレーションデ
ータや測定データ処理に必要なプログラムコードも含め
て、センサアセンブリ内に格納されている。このように
することで、評価アセンブリ内に含まれているデータ処
理回路は、センサ形式やそのセンサの固有の補正アルゴ
リズムについて関知している必要がない。そしてこのこ
とで、一貫した画一的な評価アセンブリによってまった
く異なる形式のセンサを駆動できるようになる。
ブリの影響なくセンサアセンブリ内に格納されているコ
ンフィグレーションデータに基づき行われる。同様に、
評価アセンブリ内のデータ処理に必要なセンサ固有のデ
ータならびにそのために必要とされるプログラムコー
ド、さらにその後の経過では、処理すべき測定データ
が、評価アセンブリにより要求されることなくセンサア
センブリから評価アセンブリへ伝送され、したがってデ
ータ伝送はもっぱらセンサアセンブリから評価アセンブ
リへの方向で行われる。このため、両方のアセンブリ間
におけるディジタルインタフェースは単方向シリアルイ
ンタフェースであり、これにより簡単に直流導電分離を
行うことができる。逆方向では、評価アセンブリからセ
ンサアセンブリへの電流供給および場合によってはクロ
ック信号の伝送だけしか行われない。このような一方的
な接続によって、やはり容易に直流導電分離を行えるよ
うになる。
有利な実施形態が示されている。次に、図面を参照しな
がら実施例に基づき本発明について詳細に説明する。
ブリ10を有しており、これは物理的な測定量を捕捉す
るために用いられる。この目的で、センサアセンブリは
捕捉すべき各測定量のために1つのセンサを有してお
り、このセンサは捕捉された測定量の値に依存するアナ
ログ電気出力信号を送出する。実例としてここでは圧力
発信器の事例が示されており、これは圧力センサ12と
さらに温度センサを有している。なぜならば通常、圧力
センサの温度も測定され、これはたとえば補償および/
または較正に使われるからである。圧力センサ12のア
ナログ出力信号は、センサの整合に用いられるセンサイ
ンタフェース回路14を介してアナログ/ディジタル変
換器15へ供給され、そこにおいてアナログ信号がディ
ジタル化される。同様に、温度センサ13のアナログ出
力信号は、センサインタフェース回路16を介してアナ
ログ/ディジタル変換器17へ供給され、そこにおいて
ディジタル化される。アナログ/ディジタル変換器1
5,17はそれらの出力側から、捕捉された圧力または
捕捉された温度を表すディジタル化された測定データを
送出する。センサインタフェース回路14,16を介し
たセンサの整合調整およびアナログ/ディジタル変換器
15,17における測定データのディジタル化は、コン
フィグレーションレジスタ18内にあるセンサ固有のコ
ンフィグレーションデータに依存して行われる。さらに
センサアセンブリ10はステータス回路19を有してお
り、この回路はセンサアセンブリのそのつどの状態を表
すディジタルステータス信号を送出する。
0が設けられており、ここにおいてセンサアセンブリ1
0から供給されたディジタル測定データが処理される。
評価アセンブリ20はセンサアセンブリとは空間的に分
離しておくことができ、インタフェース22を介してセ
ンサアセンブリと接続されている。この場合、インタフ
ェース22を介して、ディジタル測定データとディジタ
ルステータス信号がセンサアセンブリ10から評価アセ
ンブリ20へ伝送される。評価アセンブリ20には、プ
ロセッサ25とプログラムメモリ26とデータメモリ2
7とを備えたデータ処理装置24が設けられている。デ
ータ処理装置24は、使用されている個々のセンサの特
性に依存して測定データを補正するために用いられる。
そして処理された測定データは、たとえば慣用のように
ディジタル/アナログ変換器28によってアナログ測定
信号に変換することができ、この信号はさらに2線式線
路29を介して中央ステーション30へ伝送され、そこ
において測定結果が表示されたりあるいは別の手法で利
用されたりする。アナログ測定信号は一般的な規格に従
って、たとえば4〜20mAの間で変化する電流とする
ことができる。
路32が設けられており、この回路は測定装置の動作に
必要なエネルギーを2線式線路29を介して取り込み、
評価アセンブリ20におけるすべての回路に電流を供給
し、さらには給電線33を介してセンサアセンブリ10
の電流供給も行う。さらに評価アセンブリ20は測定装
置の操作のためのマイクロコントローラ35も有してお
り、これは通信回路36を介して中央ステーション30
と接続されていて、データメモリ27の内容を変更する
ことができる。中央ステーション30とマイクロコント
ローラ35との間の通信は、たとえばパルス状の通信信
号によって行うことができ、この信号は2線式線路29
上でアナログ測定信号に重畳される。
37が設けられており、このクロック発生器によって評
価アセンブリ20における種々の機能回路の動作クロッ
クが定められ、また、クロック線38を介してセンサア
センブリ10における種々の機能回路の動作クロックも
定められる。なお、クロック発生器37と評価アセンブ
リ20におけるクロック制御される種々の回路との間の
接続は個々には描かれておらず、矢印39によって略示
されているだけである。
タルメモリ40が設けられており、このメモリ内には工
場側でセンサアセンブリの製造後、センサアセンブリ1
0における測定データの捕捉と評価アセンブリ20にお
ける測定データの処理に必要とされるセンサ固有のすべ
てのデータが格納されている。それらのデータには、コ
ンフィグレーションレジスタ18において必要とされる
コンフィグレーションデータK、評価アセンブリ20に
おいて測定データの処理に必要とされるセンサ特性デー
タD、さらにたとえばプログラムコードPが含まれてお
り、このプログラムコードによって、個々のセンサの測
定データが評価アセンブリ20のデータ処理装置24に
おけるデータ処理によって補正されることになる。
センサ特性データDおよびプログラムコードPも、同様
にインタフェース22を介してセンサアセンブリ10か
ら評価アセンブリ22へ伝送される。インタフェース2
2は単方向シリアルインタフェースであり、これにはセ
ンサアセンブリ10内のパラレル/シリアル変換器42
と評価アセンブリ20内のシリアル/パラレル変換器4
3、ならびにこれら両方の変換器42,43を結ぶ単純
な線44が含まれている。
ーケンスコントロール回路46により、既述の測定装置
の機能が以下のようにして制御される。
められる測定装置の始動にあたり、まず最初にシーケン
スコントロール回路46によりディジタルメモリ40の
内容の読み出しが始められるが、この場合、そのために
評価アセンブリ20による要求を必要としない。その
際、コンフィグレーションデータKはコンフィグレーシ
ョンレジスタ18に入力される一方、センサ特性データ
DとプログラムコードPはシリアルインタフェース22
を介して評価アセンブリ20へ伝送され、そこにおいて
センサ特性データDはデータメモリ27に、プログラム
コードPはプログラムメモリ26に格納される。シリア
ルインタフェース22を介した測定データの伝送は、こ
のプロセス中は阻止されている。コンフィグレーション
レジスタ18にコンフィグレーションデータKが入力さ
れることにより、センサアセンブリ10が初期化され
る。
トロール回路46は、やはり評価アセンブリ20の要求
によってではなく、規則的な時間間隔でシリアルインタ
フェース22を介して、センサ12,13のディジタル
測定データを有するそのつど1つのデータセットが伝送
されるようにする。これらの測定データは評価アセンブ
リ20においてプロセッサ25に入力され、データメモ
リ27に格納されているセンサ特性データが考慮され
て、プログラムメモリ26に格納されているプログラム
コードにより補正される。次に、補正された測定データ
はディジタル/アナログ変換器28においてアナログ測
定信号に変換され、これは2線式線路29を介して中央
ステーション30へ伝送される。各データセットがスタ
ートビットで始まりストップビットで終了するように構
成できる。評価アセンブリ20における測定データの処
理は、1つのデータセットが伝送されるごとにトリガさ
れる。
データは単方向インタフェース22を介して一方の方向
だけで、つまりセンサアセンブリ10から評価アセンブ
リ20へのみ伝送される。このことにより、一方の側の
センサアセンブリ10と他方の側の評価アセンブリ20
およびそれに付随する回路との間において、耐電圧の直
流導電分離を容易に行うことができる。完全な直流導電
分離のためには、センサアセンブリ10と評価アセンブ
リ20との間における各々の接続において、電位の分離
(導電分離)がなされていなければならない。したがっ
て図1に示されている測定装置において、単方向シリア
ルインタフェース22における線44中には電位分離部
47が挿入されており、給電線33には電位分離部48
が、さらにクロック線38には電位分離部49が挿入さ
れている。給電線33中に挿入されている電位分離部4
8は、トランスを有する直流電圧変換器として構成する
ことができる。また、信号伝送線44および38中に挿
入された電位分離部47または49は、誘導式または容
量式の変成器として構成できる。しかし、これらの信号
伝送線の各々において信号は一方の方向でしか伝送され
ないので、電位分離部47,49の各々を光結合素子と
して構成してもよい。このような直流導電分離によっ
て、センサアセンブリ10内のセンサ12,13をケー
シングのアース電位にじかにおくことができ、他方、外
部へ向けて導出されている評価アセンブリ20の接続線
すべてを、ケーシングとは電位的に無関係に設計でき
る。
ブリと交換する場合、新しいセンサアセンブリにはその
ディジタルメモリ40内に、その初期化に必要なすべて
のコンフィグレーションデータおよび評価アセンブリ2
0における測定データの処理に必要なすべてのセンサ特
性データならびに対応するプログラムコードが収容され
ている。したがって組み込み場所において、評価アセン
ブリに対しいかなる変更も施す必要なく交換を行うこと
ができる。同様に、工場において新たに較正を行うこと
なく、組み込み場所において修理や測定領域装備変更を
行うことができる。
手を加えることができる。ディジタル/アナログ変換器
28において、補正された測定データを線路29を介し
て中央ステーション30へ伝送されるアナログ測定信号
に変換する代わりに、マイクロコントローラ35におい
て、補正された測定データを通信回路36と線路29を
介して中央ステーション30へ伝送されるディジタル測
定信号に変換することもできる。さらに、マイクロコン
トローラ35が相応に性能のよいマイクロコンピュータ
として構成されていれば、このコントローラがプロセッ
サ25、プログラムメモリ26およびデータメモリ27
から成るデータ処理装置24の機能もいっしょに引き受
けることができ、つまりスイッチオン時にシリアルイン
タフェース22を介して伝送されるセンサ特性データお
よびプログラムコードの記憶、ならびにそのあとでシリ
アルインタフェース22を介して伝送されるディジタル
測定データの補正の機能を担うことができる。
ブリ10のための動作クロックを伝送する代わりに、給
電線33中に挿入された電位分離部48からこの動作ク
ロックを導出することも可能である。図2には、電位分
離部48が直流電圧変換器により形成されている実施例
が示されている。図2には、センサアセンブリ10の部
分と、電流供給部32およびクロック発生器37を備え
た評価アセンブリ20の部分とが示されている。直流電
圧変換器は、電流供給部32から供給される直流電圧を
受け取るチョッパ51と、チョッパ51の出力側に接続
されたトランス52と、トランス52の2次巻線に接続
された整流回路53を有しており、その際、整流回路5
3は整流器54とフィルタコンデンサ55を有してい
る。
置されており、整流回路53はセンサアセンブリ10内
に配置されており、トランス52は電位分離(導電分
離)ため、チョッパ51と整流回路53とを結ぶ給電線
33中に挿入されている。チョッパ51のクロック入力
側は、クロック発生器37から供給されるクロック信号
を受信する。チョッパ51は電流供給部32から送られ
てきた直流電圧から、クロック発生器37により定めら
れた周波数を有する矩形交流電圧を発生させる。この矩
形交流電圧はトランス52を介して伝達され、整流回路
53によりセンサアセンブリ10の給電直流電圧に変換
され、これは整流回路53の出力端子56,57から取
り出される。トランス52を介して伝達された矩形交流
電圧から、整流前にセンサアセンブリ10のための動作
クロックが導出される。これはたとえばトランス52の
2次巻線と整流回路53との間に接続されたコンデンサ
58によって導出され、その際、コンデンサ58はトラ
ンス52により伝達された矩形交流電圧からクロック信
号を形成し、これは端子59から取り出される。このよ
うにして、センサアセンブリ10の動作クロックはクロ
ック発生器38により定められている。
センブリ20のクロック発生器37とは独立した動作ク
ロックをこのアセンブリ10のために供給する固有のク
ロック発生器を設けることも可能である。この場合、単
方向シリアルインタフェース22は非同期インタフェー
スとする必要がある。これに対し、センサアセンブリ1
0の動作クロックが先に述べたようにして評価アセンブ
リ20のクロック発生器37によって定められる場合に
は、単方向シリアルインタフェースが同期インタフェー
スであろうが非同期インタフェースであろうが問題では
ない。
を示す図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 センサアセンブリと評価アセンブリを備
えており、 前記センサアセンブリは、物理的な測定量を捕捉する少
なくとも1つのセンサと、センサから供給されたアナロ
グ測定信号をディジタル化するためにセンサごとに1つ
設けられたアナログ/ディジタル変換器と、センサ固有
の特性データの格納された不揮発性ディジタルメモリと
を有しており、 前記評価アセンブリはディジタルインタフェースを介し
て前記センサアセンブリと接続されており、前記評価ア
センブリは、センサアセンブリから送出されディジタル
化された測定データをディジタル処理する装置と、処理
された測定データのための出力装置と、電流供給装置と
を有する、 測定装置において、 前記ディジタルインタフェースは単方向シリアルインタ
フェースであり、該インタフェースはディジタルデータ
をセンサアセンブリから評価アセンブリへ伝送し、 センサアセンブリ内の前記不揮発性ディジタルメモリ
は、センサアセンブリを初期化するためのコンフィグレ
ーションデータと、評価アセンブリ内のディジタル測定
データを処理するためのプログラムコードおよび係数を
格納しており、 前記センサアセンブリは制御回路を有しており、 該制御回路は、センサアセンブリのスイッチオン直後に
前記不揮発性ディジタルメモリに格納されているデータ
の読み出しを行わせ、読み出されたコンフィグレーショ
ンデータによりセンサアセンブリを初期化させ、読み出
されたメモリ内容を前記シリアルインタフェースを介し
て評価アセンブリへ伝送させ、 該制御回路は、前記メモリ内容の伝送完了後、規則的な
時間インターバルで自発的に、ディジタル測定データを
含むそのつど1つのデータセットを前記シリアルインタ
フェースを介して評価アセンブリへ伝送させることを特
徴とする、 測定装置。 - 【請求項2】 前記評価アセンブリは電流供給回路を有
しており、該電流供給回路から給電線を介してセンサア
センブリへ、該センサアセンブリの動作のための供給電
力が伝達される、請求項1記載の測定装置。 - 【請求項3】 前記評価アセンブリはクロック発生器を
有しており、該クロック発生器のクロック信号はクロッ
ク線を介してセンサアセンブリへ伝送される、請求項1
または2記載の測定装置。 - 【請求項4】 センサアセンブリと評価アセンブリとの
間の各接続線に電位分離部が挿入されている、請求項1
〜3のいずれか1項記載の測定装置。 - 【請求項5】 信号線に挿入されている電位分離部は誘
導式または容量式の変成器である、請求項4記載の測定
装置。 - 【請求項6】 信号線に挿入されている電位分離部は光
結合素子により形成されている、請求項4記載の測定装
置。 - 【請求項7】 給電線に挿入されている電位分離部はト
ランスにより形成されている、請求項4記載の測定装
置。 - 【請求項8】 センサアセンブリの各回路はケーシング
電位におかれている、請求項4〜7のいずれか1項記載
の測定装置。 - 【請求項9】 前記評価アセンブリはクロック発生器を
有しており、センサアセンブリの動作クロックは給電線
を介して該クロック発生器から供給されるクロック信号
から導出される、請求項2記載の測定装置。 - 【請求項10】 センサアセンブリの電流供給は、評価
アセンブリの電流供給部によって直流電圧変換器を介し
て行われ、該直流電圧変換器は、評価アセンブリ内に配
置され前記クロック発生器のクロック信号により制御さ
れるチョッパと、センサアセンブリ内に配置されている
整流回路と、電位分離のためこれらチョッパと整流回路
との間に挿入されたトランスを有しており、センサアセ
ンブリ内で、トランスから整流回路へ供給される交流電
圧から動作クロックが導出される、請求項9記載の測定
装置。 - 【請求項11】 前記のセンサアセンブリと評価アセン
ブリは、それらの動作クロック供給のためそれぞれ1つ
の固有のクロック発生器を有しており、前記単方向シリ
アルインタフェースは非同期インタフェースである、請
求項1または2記載の測定装置。 - 【請求項12】 前記評価アセンブリはデータ処理装置
を有しており、各データセット内に含まれている測定デ
ータのデータ処理装置内での処理は、該データセットの
伝送によりトリガされる、請求項1〜11のいずれか1
項記載の測定装置。 - 【請求項13】 各データセットはスタートビットで始
まりストップビットで終了する、請求項12記載の測定
装置。 - 【請求項14】 前記データ処理装置はプロセッサとプ
ログラムメモリとデータメモリとを有しており、センサ
アセンブリ内に設けられている前記制御回路は、不揮発
性ディジタルメモリ内に格納されているプログラムコー
ドをプログラムメモリに伝送させ、不揮発性ディジタル
メモリ内に格納されているセンサ特性データをデータメ
モリに伝送させる、請求項12または13記載の測定装
置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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