NL7907407A - Instrumentatiesysteem. - Google Patents

Description

— 1 - ï

Instrumentatiesysteem.

De uitvinding heeft betrekking op instrumentatie-systemen om te gebruiken bij industriële processen.

\

Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op systemen, waarbij een meetsignaal, dat beantwoordt 5 aan een procesconditie, bijvoorbeeld een verschildruk of iets dergelijks, wordt gezonden van een veldlocatie j naar een signaalontvangstlocatie zoals een instrumentatie | regelkamer. De uitvinding zal in zijn voorkeursuitvoering \ i worden beschreven voor toenassing bij het zenden van { j 10 signalen, ontwikkeld door een krachtsensor van het | trildraadtype.

! Krachtsensoren van het trildraadtype zijn reeds » | jaren bekend in de techniek. Recente ontwikkelingen * I in dergelijke sensoren hebben geresulteerd in sterk j 15 verbeterde werking, zodat het gebruik van trildraad-! instrumentatie aanzienlijk begint toe te nemen bij de procesindustrie. Een bijzonder voordelig instrument , van dit type is beschreven in de samenhangende Ameri- i kaanse octrooiaanvrage serial no. 834.481.

: 20 Het gebruik van een trildraadsensor als onder- j deel van een modern instrumentatiesysteem vereist een elektrische signaalzender voor de sensor, teneinde j een geschikt signaal te ontwikkelen, dat correspondeert | met de kracht, aangelegd aan de trildraad. Een derge- 25 lijke zender is beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.118.977. In deze zender omvat de elektronische schakeling voor de trildraadsensor een | oscillator, die via een tweedraadkabel is gekoppeld i j met de trildraad voor het induceren van trillingen i i 30 met de resonantiefrequentie van de draad, en frequentie- ] analoogomzetterorganen voor het omzetten van de |— oscillatiefrequentie in een corresponderend gelijkstroom- 790 74 07 . Λ --2- signaal, bijv. in het gebied van 4 tot 20 ma, geschikt ; i om te worden gezonden naar een centrale post door een tweede tweedraadskabel. De elektrische schakeling bij j deze uitvoering is gewoonlijk gelegen onmiddellijk j 5 aangrenzend aan de sensor, maar kan verwijderd zijn s van de sensor over een zekere afstand, die wordt ; begrensd door de 'karakteristieken van de tweedraadskabel, die gekoppeld is met de trildraad. ;

De zenderschakeling, getoond in het Amerikaanse 10 octrooischrift 4.118.977 omvat verder additionele ; signaalverwerkingsorganen voor het schalen van het gelijkstroomsignaal teneinde dit te doen corresponderen met een vastgesteld meetgebied, en voor het karakteriseren van het signaal teneinde een lineaire relatie 15 te verschaffen met betrekking tot de aangelegde kracht. 5 Aldus kan het uiteindelijke gelijkstroommeetsignaal worden gebruikt in aanpassing aan de apparatuur van bestaande instrumentatiesysternen, die gebruik maken van overeenkomstige gelijkstroomsensorsignalen, bestu-20 ringssignalen, en dergelijke, bijv. computerbediende systemen zoals beschreven in de samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage serial no. 737.195. Hoewel een bekend zenderapparaat zoals boven beschreven goede werking geeft, zijn in bepaalde belangrijke opzichten 25 verbeteringen gewenst. Zo is het bijv. van bijzonder voordeel gebleken om de hoeveelheid elektronische uitrusting, vereist aan de zenderlocatie te reduceren. Verder is het zeer gewenst gebleken om in staat te zijn extra informatie over te zenden op hetzelfde 30 transmissiekanaal tussen de veldpost en de centrale ; post. Verder heeft de ervaring de noodzaak aangetoond om bij de zender een eenvoudig en niet duur orgaan te gebruiken om aan velddienstpersoneel de feitelijke waarde aan te geven van de meting,, zoals deze ver-35 schijnt aan de op afstand gelegen regelkamer. De _ uitvinding is nu gericht op het verschaffen van ver- 790 7 407 . Λ * - 3 - beteringen in deze en andere opzichten.

Bij een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding j is de elektronische uitrusting vereist in het veld- \ aanzienlijk verminderd door middel van een arrangement, 5 waarin de zender een snel variërend alternerend signaal voortbrengt, dat wordt verzonden over de gebruikelijke tweedraadskabel naar de regelkamer. De meetinformatie wordt gerepresenteerd door de frequentie van dit alternerend signaal. De regelkamer is voorzien van 10 een geschikte signaalverwerkingsuitrusting om het ontvangen frequentiesignaal om te zetten tot een corresponderend analoog signaal, bijv. een spannings-signaal van 0-10 volt. In toevoeging zorgt de signaalverwerkingsuitrusting voor andere noodzakelijke 15 funkties, zoals het schalen van de signaalgrootte ten- i I einde aanpassing te verkrijgen op een vastgesteld I gebied, en linearisering van het signaal.

j Volgens een ander aspect van de uitvinding kan j additionele signaalinformatie worden gezonden over de { 20 tweedraadskabel, die het snel variërende wisselsignaal draagt, teneinde te kunnen dienen als hulofunktie.

i j Dit resultaat wordt verkregen door het langzaam laten f variëren van het gelijkstroomniveau in de tweedraadskabel· in overeenstemming met dergelijke extra informatie., 25 Bij de voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt dergelijke extra informatie gezonden van de regelkamer naar de zender teneinde een indicatie te geven van het uiteindelijk verwerkte meetsignaal, ontwikkeld in de regelkamer in reactie op het ruwe frequentie-30 signaal van de zender. Deze uiteindelijke meetsignaal-waarde is beschikbaar bij de zender in de vorm van een gelijkstroomsignaal, en kan zodoende gemakkelijk worden weergegeven door gebruikelijke indicatiemiddelen teneinde het velddienstpersoneel de waarde te laten ;35 zien van de uiteindelijke meting, die werd ontwikkeld i— in de regelkamer. Een dergelijke visuele indicatie is l-------------___ 790 74 07 - $ - 4 - ----- ---------- - ----- behulpzaam bij het opzetten en calibreren van dat 1 gedeelte van het instrumentatiesysteem.

Dienovereenkomstig is het een doel van de uitvinding om een verbeterd instrumentatiesysteem te 5 verschaffen, waarbij een transmittor conditiemeet-signalen zendt naar een andere locatie voor procesverwerking en dergelijke. Andere doeleinden, aspecten, < en voordelen van de uitvinding zullen thans voor een j deel worden uiteengezet, en voor een deel blijken uit j 10 de thans volgende beschrijving van een voorkeursuit- j voeringsvorm van de uitvinding aan de hand van de 1 tekening. In de tekening toont:

Fig. 1 een weergave in perspectief van een instru-: mentatiesysteem volgens de uitvinding, i 15 fig. 2 een vereenvoudigd schema van de basis- j onderdelen van het: systeem van fig. 1, . j fig. 3 een gedetailleerd schema van het zender-gedeelte van hei'systeem van fig. 2, en ; fig. 4 een gedetailleerd schema van het regel- ; 20 kamergedeelte van het systeem van fig. 2-

Allereerst zij verwezen naar fig. 1, daarin is aan de linkerzijde een in het veld. gemonteerde sensor 10 getoond in de vorm van een verschildrukmeetinstru-ment van het trildraadtype, zoals gewoonlijk wordt 25 gebruikt voor het meten van fluidumstroomsnelheden. Details van een dergelijke sensor zijn gegeven in de eerdergenoemde samenhangende Amerikaanse aanvrage serial no. 834.481. In het kort omvat het instrument een strakke draad, gespannen in overeenstemming met 1 30 de af te tasten verschildruk, zodat de resonantie-frequentie van de draad een funktie is van de verschildruk. Deze draad is gekoppeld aan een oscillator-schakeling, die deel uitmaakt van een zendereenheid 12, en ingericht om fysische trillingen van de draad 35 te induceren bij zijn resonantiefrequentie.

— De zender 12 is via een tweedraadstransmissiekabel 790 7 4 07 a ψ - 5 - 14 gekoppeld aan de signaalontvanguitrusting op een op afstand gelegen centrale post, bijv. een regelkamer, gelegen op een plaats op tot ongeveer 1,5 km afstand van de veldpost. De regelkameruitrusting is weergegeven 5 als bestaande uit een schakelingsbord 16, dat schakelingen bevat voor het uitvoeren van signaalverwerking en andere te beschrijven funkties. De tweedraadskabel voert naar de regelkamer een snel variërend signaal, afgeleid van het zenderoscillator-uitgangssignaal, 10 zodat de frequentie van dit wisselsignaal correspondeert met de spanning van de trildraad, die op zijn beurt correspondeert met de aangelegde kracht, die wordt gemeten. De schakeling geïncorporeerd in paneel 16 transformeert dit ruwe wisselsignaal tot een analoog 15 meetsignaal in het gebied van 0 tot 10 volt, en op geschikte wijze verwerkt, teneinde een nauwkeurige { maat te verschaffen van de verschildruk. Dit analoog- i I signaal wordt gericht naar nog verdere uitrusting | van het totaal-systeem,in fig. 1 eenvoudigheidshalve ! 20 toegelicht als een bekende indicatie-inrichting 18, zoals beschreven in de samenhangende Amerikaanse | octrooiaanvrage serial no. 809.148.

! Volgens één aspect van de uitvinding draagt de i j tweedraadskabel 14 een gelijkstroomcomponent van be- j 25 grensde gemiddelde waarde, en de zenderschakeling ] aan veldpost omvat middelen om gebruik te maken van | deze gemiddelde gelijkstroomcomponent voor het I voeden van al het bedienende elektrische vermogen voor | de oscillator, terwijl tegelijk aan de tweedraadskabel 30 het snel variërende spanningssignaal, dat correspondeert met de frequentie van de draadtrilling, wordt toegevoerd, | Volgens een verder aspect van de uitvinding | is de grootte van de gemiddelde component van de 35 gelijkstroom in de tweedraadskabel·' 14 regelbaar bij — een relatief lage frequentie (bijv. tussen 0 en 5 Hz), 79074 07 i τ · - 6 - teneinde extra informatie te voeren tussen de twee posten. In de voorkeursuitvoering is de schakeling, j gelegen in de regelkamer, bedienbaar om de gemiddelde ï gelijkstroomcomponent te variëren in overeenstemming · 5 met de waarde van het uiteindelijke analoog-meetsignaal, ' dat wil zeggen het geschaalde en gelineariseerde signaal, afgeleid van het ruwe meetsignaal van de zender 12.

Deze gemodificeerde analoogsignaalinformatie wordt zodoende beschikbaar gemaakt aan de op afstand gelegen 10 veldpost, en kan bijv. worden gebruikt om een visueel waarneembare indicator te bedienen, zoals de stroommeter, aangegeven met 20. De gemakkelijke beschikbaarheid van dergelijke informatie aan de veldlocatie kan het dienstpersoneel helpen bij het zorgen voor 15 de juiste bediening van het systeem. ’

In flg. 2,. waarin het meetsysteem in meer details is getoond, is de sensor 10 symbolisch weergegeven " door de trildraad 30, die is gemonteerd tussen twee ondersteuningen 32 en 34 en elektrisch gekoppeld via 20 een transformator 30 met een oscillator 38. Op bekende wijze levert deze oscillator energie aan draad 30 teneinde deze in trilling te brengen op zijn resonantie-frequentie, corresponderende met zijn spankracht.

Aan de oscillator 38 zijn twee ketens gekoppeld, 25 algemeen aangegeven met 40 en 42, die in serie met elkaar verbonden zijn, en in serie met de tweedraads-kabel 14. Aan het andere einde van de tweedraadskabel is een geleider 14a via een weerstand 44 verbonden met een positieve spanningsbron. De andere geleider 14b is 30 verbonden via een constante spanningsbron 48, welke een transistor 50 en een emittorweerstand 52 omvat, terugverbonden naar de negatieve voedingsspanningsklem. Met dit arrangement vloeit een constante stroom I door de tweedraadskabel, welke een grootte heeft, die 35 gedeeltelijk wordt bepaald door de emittorweerstand — 52, en die bestuurbaar is door de spanning, aangelegd 7907407 * » .

- 7 - aan de basis van de transistor 50. ;

De serieketen 40 omvat een Zenerdiode 54 parallel < met een transistor 56, waarvan de basis is gekoppeld j met de uitgangsklem 58 van de oscillator 38. Het 5 oscillatoruitgangssignaal drijft alternatief de transistor 56 tussen zijn geleidende en niet-geleidende toestanden met een relatief snelle frequentie, bijv.

in het gebied van 1700-3000 Hz, corresponderende met de trilfrequentie van de draad 30. Wanneer de transistor 10 niet geleidt, vloeit I door de Zenerdiode 54, die av een doorbraakspanning heeft van ongeveer 3 volt.

Wanneer de transistor 56 gèleidt, vloeit--.1 door de transistor, welke een verzadigingsspanning heeft van ongeveer 0,25 volt. Zodoende geeft keten 40 aan de 15 tweedraadskabel 14 een snel veranderende wisselspanning van ongeveer 2,75 volt amplitude.

ί Een deel van de stroom I . door de tweedraadskabel 1 av vloeit door de tweede serieketen 42, die bestaat uit een andere Zenerdiode 60. Deze keten ontwikkelt een 20 gelijkspanning, die wordt geregeld op een constante ! grootte door de Zenerdiodekarakteristiek, en welke i | dient als gelijkstroomvoedingsspanning voor de | oscillator 38 en al de geassocieerde ketenelementen i bij de zender 12.

I 25 De snel variërende wisselstroom, ontwikkeld door i de eerste serieketen 40, zoals boven beschreven, wordt door de tweedraadskabel 14 gevoerd, en door een koppel-condensator 62 naar een signaalverwerkingsschakeling, algemeen aangegeven met 64. Deze schakeling voert een 30 aantal verschillende funkties uit bij het transformeren van het ruwe wisselsignaal van de zender 12 tot een geschikt geconditioneerd analoog meetsignaal, dat compatibel is met andere informatie en regelsignalen, die worden gebruikt voor het totale instrumentatie-35 systeem.

j— Meer in het bijzonder omvat de signaalverwerkings- L—------- 790 74 07 * t “8“ ........... . . ___________________ schakeling 64 een frequentie-analoogomzetter 70 voor het voortbrengen van een analoogsignaal, dat correspondeert met de frequentie van het inkomende wissel-signaal op de tweedraadskabel 14. De signaalverwerkings-5 schakeling omvat verder een signaalkarakteriserings- \ orgaan 72, dat werkzaam is op de signaaldata van de i zender 12 teneinde een lineaire betrekking te j verschaffen tussen de waarde van het uiteindelijke j meetsignaal en de grootte van de kracht, aangelegd ! 10 aan de trildraad. De signaalverwerkingsschakeling omvat tevens een schaalorgaan 74, dat de nul- en i spanwijdtekarakteristieken van het uiteindelijke meet- : signaal instelt, bij dit voorbeeld specifiek om een ; spanningssignaal voort te brengen in het gebied van j 15 0 tot 10 volt. * i

Het uiteindelijke analoog-meetsignaal van de j signaalverwerkingsuitgang 56 wordt toegevoerd naar ' een verschiloptelinrichting 90 samen met een gelijk- spanningssignaal, dat wordt geleid door een filter 82 20 van de emittorweerstand 52. De verschiluitgang van de optelinrichting wordt gekoppeld aan een versterker 84, die de base van de constante stroombrontransistor 50 drijft. Aldus voorziet deze schakeling in een terugkoppelingsbesturing, die de stroom continu bij- 25 stelt via transistor 50 töt een waarde, die rechtstreeks correspondeert met de grootte van het geschaalde meetsignaal aan de uitgang van de signaalverwerkings- uitrusting 64. j

Aangezien de stroom, die vloeit door transistor 30 50 dezelfde is, als de stroom I , door de tweedraads- av kabel 14, geeft deze stroom aan de zender 12 nauwkeurige informatie voor de feitelijke waarde van het uiteindelijke meetsignaal, dat werd ontwikkeld uit het ruwe wisselmeetsignaal, voortgebracht door de 35 oscillator 38. Deze gelijkstroom vloeit door de — meter 20 teneinde voor het velddienstpersoneel een 790 7 4 07 * i _~ 9 ~_ gemakkelijk beschikbare indicatie te geven van het feitelijke meetsignaalniveau, voortgebracht door het instrumentatiesysteem terug in de regelkamer.

In fig. 3 is een gedetailleerd schakelschema 5 gegeven van de zender 12. Daarbij valt te zien, dat | de secundaire wikkeling van de trildraadtransformator 36 is gekoppeld aan de oscillatorketen, algemeen aangegeven met 38, welke in wezen gelijk is aan die, beschreven in het eerder genoemde Amerikaanse 10 octrooischrift 4.118.977. Deze oscillator ömvat een verschilversterker 90, die een tweede versterker 92 drijft, waarvan de uitgang is gekoppeld via opgesplitste positieve terugkoppelbanen naar de ingangen van de verschilversterker 90. In bedrijf produceert deze 15 oscillator aan zijn uitgangsklem 58 een vierkantsgolf-wisselsignaal op de resonantiefrequentie van de | trildraad in de sensor 10.

Het vierkantsgolfoscillatorsignaal aan de uitgangsklem 58 wordt gericht via een versterker 20 96 naar een Darlington-geschakelde transistorschakel- keten, algemeen aangegeven met 98, en welke de S transistoren 55 en 56 bevat. Deze laatste transistor i is, zoals eerder beschreven, parallel-geschakeld i met een Zenerdiode 54 in serie met de tweedraadskabel j 25 14, en dient voor het aanleggen aan deze kabel van j een vierkantsgolfwisselsoanningssignaal van ongeveer i 2,75 volt amplitude. Eveneens in serie geschakeld met de tweedraadkabel is een tweede Zenerdiode 60, die van de gelijkstroom in de kabel een eenrichtings-30 spanning ontwikkelt die dienst doet als de voedingsspanning voor de oscillator 38 en alle voeding-vereisende ketenelementen aan de zender.

ï

In fig. 4 is een gedetailleerd schema getoond van de regelkamerelektronica voor het meetsysteem.

35 Daarbij wordt het vierkantsgolfwisselsignaal op de — inkomende tweedraadskabel 14 gekoppeld via de conden- 79074 07 * * -10 - sator 62 aan een pulssignaalconditioneringsketen 100, ^ die een voorversterker 102 bevat. De uitgang van deze ! versterker wordt gericht naar een serie-verbonden | i set van NOR-poorten 104, 106, 108, 110, die in wezen ! ! 5 overeenkomen met die, beschreven in het eerder genoemde : i

Amerikaanse octrooischrift 4.188.977. De uitgangen j van de laatste twee poorten 108 en 110 leveren ver- I scherpte vierkantsgolfschakelbesturingssignalen A en B, : die onderling 180° uit fase zijn, zoals grafisch ]

10 aangegeven op de tekening. Deze schakelbesturings- I

signalen worden gebruikt voor hèt bedienen van het frequentie-analoogomzetterorgaan, dat aanwezig is voor het ontwikkelen van een analoog.meetsignaal uit het ruwe wisselsignaal op de tweedraadskabel 14.

15 De vierkantsgoïfschakelbesturingssignalen A en B j worden gericht naar respectievelijke schakelaars SI en 1 S2, die parallel geschakeld zijn aan respectievelijke seriegeschakelde condensatoren 112 en 114, en dienen om afwisselend deze condensatoren kort te sluiten op 20 de frequentie van het wisselsignaal op de kabel 14.

De bovenste klem van de bovenste condensator 112 ontvangt stroom via een weerstand 116, verbonden met een geregelde bron voor een referentiespanning VR. Een parallelverbonden potentiometer 118 en een isolatie— 25 weerstand 120 zorgen voor afleiding van een adjusteer-baar klein gedeelte van deze stroom, teneinde een nultrimming van het instrumentatiesysteem mogelijk te maken, zoals nader zal worden beschreven.

Zoals uiteengezet in het bovengenoemde Amerikaanse 30 octrooischrift 4.188.977 dient de werking van de schakelaars SI en S2 om stroom te absorberen, die wordt ontvangen van weerstand 116 in een mate die evenredig is aan de resonantiefrequentie van de schakeloperatie. De overmaat stroom, die wordt ont-35 vangen van weerstand 116 (dat wil zeggen de stroom, _ die niet wordt geabsorbeerd door de condensator-schakel- 790 74 07 « i -11 - keten, of afgeleid door de nulpotentiometer 118) ' wordt gericht naar de ene klem van een operationele j versterker 130, en vloeit door een negatieve terugkoppe-j lingsweerstand 132, die is verbonden rond deze ver- ! 5 sterker. Bij het instellen op bedrijf wordt de nulpotentiometer 118 zodanig ingesteld, dat er een hoeveelheid stroom wordt afgeleid, die een versterkeruitgangs-spanning nul voortbrengt, wanneer er een nulverschil-druk wordt aangelegd aan de sensor 10. Onder deze 10 omstandigheden heeft de trildraad 30 in een sensor ! de resonantiefrequentie van ongeveer 1700 Hz bij een nulingangskracht.

Met dit arrangement zal de uitgang van de versterker 130 een gelijkspanning zijn, die direkt 15 evenredig is met het verschil tussen de feitelijke ! resonantiefrequentie van de trildraad en zijn nul-ingangsresonantiefrequentie (f-f J. Deze gelijkspanning j wordt toegevoerd als ingang naar een tweede condensa- I torschakelketen 134, die evenals de eerder beschrevene ] 20 een paar schakelaars S3 en S4 bezit, die worden i bestuurd door de schakelbesturingssignalen A en B. Deze ί I cohdensatorschakelketen bedient een vermenigvuldigings- 1 funktie voor het ontwikkelen van een stroomflux evenredig aan het produkt van (1) de voorgaande ver-25 sterkeruitgangsspanning en (2) de frequentie van de schakelbekrachtiging. Aangezien de uitgang van de voorgaande versterker evenredig is aan de op nul gecorrigeerde draadresonantiefrequentie (f—f ), bevat de stroom, ontwikkeld door keten 134, een component, 30 die evenredig is aan het kwadraat van de resonantie-frequentié.

Deze kwadratische overdrachtsfunktie, ontwikkeld | door de condensatorschakelketen 34, dient voor het karakteriseren van het stroomsignaal, dat daardoor wordt 35 geleverd voor het verschaffen van linearisering van _ de betrekking tussen de stroom en de aangelegde ver- 79074 07 __~12~_ schildruk. Deze stroom wordt gericht naar een ingangsklem van een tweede operationele versterker 136, en vloeit door een negatieve terugkoppelingsweerstand 138 naar een spanwijdte-adjusterend netwerk 140, 5 verbonden aan de uitgang van de versterker. Deze | spanwijdteschakeling omvat een adjusteringspotentio- ï meter 142 en een paar serieverbonden weerstanden 144 j en 146. j !

De ingang van de tweede operationele versterker i 10 136 ontvangt tevens via een weerstand 150, die parallel I

geschakeld is met de condensator-schakelketen 134, \ een stroom, die evenredig is met de uitgangsspanning j van de eerste operationele versterker 130, dat wil < i zeggen evenredig met de op nul gecorrigeerde resonantie~ 15 frequentie (Η 1 van de trildraad. Deze stroom dient ; om het totale stroomsignaal, toegevoerd ‘aan de tweede { operationele versterker 136 verder te karakteriseren, ; teneinde te zorgen voor een verfijning van de ' ; linearisering van de betrekking tussen het signaal en \ 20 de aangelegde verschildruk.

De uitgangsspanning van deze operationele versterker 136 is nul, wanneer er een nulverschildruk. wordt aangelegd aan de sensor 12. Voor ingangen van eindige waarde bevat de versterkeruitgang twee fre-25 quentiegevoelige componenten, waarvan de éên evenredig is met het kwadraat van de draadresonantiefrequentie en de ander evenredig met de eerste macht van deze j resonantiefrequentie. Deze twee componenten zorgen j voor een. zeer nauwe karakteriseringsaanpassing met 30 de niet-lineaire betrekking tussen de aangelegde kracht en de resonantiefrequeritiè van de trildraad, j waardoor aan uitgangsklemmen 160 een uitgangsspanning wordt voortgebracht, die in wezen lineair varieert met betrekking tot de verschildruk, aangelegd aan de 35 sensor 10.

— De uitgangsspanning aan de klemmen 160 drijft 790 7407 -13- tevens een negatieve terugkoppelingsketen 162, waardoor de gelijkstroom, die in de tweedraadskabel 14 vloeit j ! wordt geregeld. Hiertoe wordt de uitgangsspanning gerichti naar een weerstandsnetwerk, algemeen aangegeven met 164, 5 en dat tevens is verbonden met de referentiespanning V_, * X\ i en de -15 volt klem, teneinde te zorgen voor translatie j van het 0-10 volt-uitgangssignaal tot een gebied, dat | aangepast is aan dat van de 4-20 ma kabelstroom. De i resulterende getranslateerde spanning wordt aangelegd 10 via een geleider 166 aan één ingang van een spanning-stroomomzetter 168, welke dient als verschiloptelin-richting (zie 80 in fig. 2]. De andere ingang aan de convertor wordt voorzien van een spanning, ontvangen via een verhouding-opleggend weerstandsnetwerk 17Q 15 (dat een geschikt filter, niet getoond omvat) van het boveneinde van de emittorweerstand 52 van de constante j stroombron 48. De uitgang van de omzetter 168 drijft j een volgens Darlington-schakeling verbonden paar | transistor 50,51 voor het besturen van de lijnstroom ! 20 via weerstand 52, zodat deze de uitgangsspanning op de klem 160 naloopt. Aldus levert meter 20 aan de zender j 12 een direkte veldindicatie van de feitelijke waarde j van het uiteindelijke analoog-meetsignaal, ontwikkeld j aan de uitgangsklem 160.

j 25 Met betrekking tot de specifieke schakelingsdetails | van de signaalverwerkingsorganen aan de regelkamer valt op te merken, dat de referentiespanning VR wordt ontwikkeld door een Zenerdiode 170, die wordt gevoed door de -15 volt klem en dient voor het voortbrengen 30 van een referentiespanning van ongeveer 9 volt.

Verder zijn een paar serieverbonden diodes 172, 174 I in brügschakeling over deze Zenerdiode, waarbij hun t j gemeenschappelijke verbindingspunt 176 is aangesloten ! on het rechtereinde van een weerstand, verbonden met de I ' { 35 uitgang van de eerste operationele versterker 130,teneinde te — voorkomen, dat de spanning in dat punt het veilige 7907407 - 14- gebied voor de schakelaars S3 en S4 in de volgende j condensatcrschakelketen 134 overschrijdt. Aan beide condensatorschakelketens zijn condensatoren 178 en 180 aangebracht om te zorgen voor het filteren van de ! * 5 hoogfrequente componenten, die resulteren uit de ! schakelaktie. ,

Hoewel in het bovenstaande een voorkeursuit- ! voeringsvorm van de uitvinding in detail is beschreven, zij er met nadruk op gewezen, dat dit slechts is i 10 met het oog op het illustreren van de principes van de uitvinding, en dat de uitvinding niet tot deze uitvoeringsvorm beperkt is, aangezien het de vakman duidelijk zal zijn, dat er modificaties van de uitvinding mogelijk zijn zonder te treden buiten het i 15 kader daarvan.

| ! — conclusies - 790 74 07

Claims (19)

1. Instrumentatiesysteem van het type, dat een' { krachtsensor bevat met een trildraad, die is gespannen | in overeenstemming met de ingangskracht, zodat de resonantiefrequentie van de draad een maat is van de 5 aangelegde kracht, met het kenmerk, dat dit systeem de volgende combinatie bevat: ' een oscillator, gekoppeld met de draad en daarmee werkzaam voor het ontwikkelen van een oscillatorsignaal op de draadresonantiefrequentie, 10 signaalverwerkingsorganen omvattende een frequentie-analoogomzetterorgaan, een tweedraads transmissiekabel, gekoppeld met ëén einde aan de oscillator en met het andere einde aan de signaalverwerkingsorganen, welke transmissiekabel 15 dient voor het richten naar het frequentie-analoogomz et-terorgaan van een snel variërend wisselsignaal, dat in frequentie correspondeert met het oscillatorsignaal, waardoor het omzetterorgaan een analoog meetsignaal { voortbrengt in responsie op de oscillatorfrequentie, 2. gelijkstroomsignaalorganen, werkzaam voor het j voortbrengen in de transmissiekabel van een gelijkstroom.— signaal, dat correspondeert met het analoog meetsignaal, en indicatororganen, gekoppeld met het genoemde 25 ene einde van de transmissiekabel en ingericht voor het voortbrengen van een visuele indicatie van de grootte van het gelijkstroomsignaal, dat vloeit door de transmissiekabel.

2. Inrichting volgens conclusie l,met het 30 kenmerk, dat de sensor is gelegen op een veldpost en de signaalverwerkingsorganen zijn gelegen op een centrale post, _ dat het gelijkstroomsignaal een "live zero" heeft, 790 7 4 07 r · _~16 ~_ zodat de stroom continu vloeit door de tweedraads kabel op een niveau niet minder dan een vastgestelde grootte, en dat er spanningstoevoerorganen zijn aan de 5 zender en bedrijfbaar met het gelijkstroomsignaal voor het ontwikkelen van een eenrichtingsvermogenvoedings-spanning voor het leveren van operationeel vermogen j aan alle elementen, die vermogen vereisen aan de zender! 4 j

3. Inrichting volgens conclusie 2,met het j i 10 kenmerk, dat de signaalverwerkingsorganen verder j een schaalorgaan omvatten voor het ontwikkelen van j het analoog meetsignaal met vastgestelde nul- en j spanwij dtekarakteristieken. 1 i i

4. Inrichting volgens conclusie 3?met het ] 15 kenmerk, dat het schaalorgaan het analoog signaal ontwikkelt met een nulgrootte, die correspondeert met aangelegde nulkracht aan de sensor. \

5. Inrichting volgens conclusie 3,met het k e n m e r k, dat de signaalverwerkingsorganen verder 20 omvatten een lineariseringsorgaan voor het effectueren ' van een lineaire betrekking tussen het analoog signaal en de aangelegde kracht. 1 2 790 7 4 07 Inrichting volgens conclusie 2, m e t h e t ; k e n m e r k, dat het gelijkstroorasignaalorgaan 25 een bestuurbare constante stroombron omvat. 3 t 2 Inrichting volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de constante stroombron een transistor bevat, in serie verbonden met de tweedraads-kabel en met een emittorweerstand, en dat het gelijk- 30 stroomsignaalorgaan verder middelen omvat voor het — vergelijken van het niveau van de spanning over de • ' 1 - 17- genoemde weerstand met de grootte van het analoog meetsignaal, en voor het continu bijstellen van het ; potentiaal verschil tussen de basis van de transistor ! i en het afgelegen einde van de emittorweerstand voor 5 het verschaffen van een nalopen van de gelijkstroom met het analoog meetsignaal.

8. Inrichting volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de transmitter middelen omvat voor het aanleggen aan de tweedraadskabel van een j 10 wisselspanningssignaal, donder dat daarbij de grootte van de stroomflux door de constante stroombron wordt i beïnvloed.

9. Inrichting volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat de genoemde middelen voor het j 15 aanleggen van het spanningssignaal een Zenerdiode 1 j omvatten in serie met de tweedraadskabel, en | een schakelaar, parallel verbonden met de Zenerdiode en bediend door de oscillator.

10. Instrumentatiesysteem voor het verrichten van I 20 procesconditiemetingen op één locatie en voor het overzenden van corresponderende signalen naar een andere locatie, gekenmerkt door een zenderpost, een toestandaftastingselement, dat deel uitmaakt 25 van de zenderpost, een signaalgenerator aan de zenderpost en gekoppeld met het toestandaftastingselement voor het voortbrengen van een alternerend zendsignaal waarvan de frequentie beantwoordt aan de genoemde toestand, 30 een signaalontvangstpost, | een tweedraadskabel, die de zenderpost koppelt I met de signaalontvangstpost, |— _een gelijkstroomvermogenvoedingsorgaan aan de 79074 07 Τ * - 18- signaalontvangstpost en gekoppeld met de tweedraads-kabel voor het voortbrengen van een gelijkstroom daar doorheen, een gelijkstroomketen aan de zenderpost en ! 5 gekoppeld met de tweedraadskabel voor het ontwikkelen i van een gelijkstroomvóedingsspanning van de gelijkstroom, die door de tweedraadskabel loopt, ; middelen voor het koppelen van de gelijkstroom-voedingsspanning aan de signaalgenerator voor het ver-10 schaffen van operationeel vermogen daaraan voor het voortbrengen van het alternerende zendsignaal, middelen gekoppeld met de tweedraadskabel voor he t’'.voortbrengen van een alternerend meetsignaal in de kabel met de frequentie van het genoemde signaalgenerator-13 signaal, \ een constante stroombron aan de signaalontvangst- ; post en serie verbonden met de tweedraadskabel voor het onderhouden van een constante kabelstroom, die '> niet wordt beïnvloed door de genoemde alternerende 20 spanning, en een frequentie-analoogomzetterorgaan gekoppeld met de tweedraadskabel aan de signaalontvangstpost en werkzaam voor het voortbrengen van een analoog meetsignaal, dat beantwoordt aan de frequentie van het 25 genoemde alternerende meetsignaal in de kabel.

11. Inrichting volgens conclusie 10,met het kenmerk, dat deze een spanningsregelingsinrichting : omvat, in serie verbonden met de tweedraadskabel, en welke normaal daarover een vastgestelde gelijkspanning 25 voortbrengt in responsie op de stroomflux door de ; kabel, en middelen gekoppeld met de signaalgenerator voor het brengen en houden van de spanning over de spanningsregelingsinrichting op een niveau minder dan "3Ό de vastgestelde spanning synchroon met de uitgang van 7907407 * - - 4. - 19- de signaalgenerator, teneinde een wisselspanning aan te i leggen aan de tweedraadskabel. · !

12. Inrichting volgens conclusie 10, m e t het j kenmerk, dat deze middelen omvat voor het regelen 5 5 van het stroomniveau, voortgebracht door de constante stroombron in overeenstemming met een gekozen variabele, en middelen aan de zenderpost, die reageren op \ langzame veranderingen in het stroomniveau, voortgebracht 10 aan de signaalontvangstpost.

13. Instrurnentie systeem voor het verrichten van procestoestandsmetingen op ëén locatie en voor het overzenden van corresponderende signalen aan een andere locatie, gekenmerkt door: 15 een zenderpost, ï een toestandsaftastingselement, dat deel vormt van de zenderpost, | een signaalgenerator aan de zenderpost en t I gekoppeld met het toestandaftastingselement voor het J 20 voortbrengen van een zendsignaal met een frequentie i beantwoordend aan de toestand, ï ] een signaalontvangstpost, | I een tweedraadskabel, die de zenderpost koppelt met de signaalontvangstpost, 25 gelijkstroomvoedingsmiddelen aan de signaal ontvangstpost, gekoppeld met de tweedraadskabel voor het daar doorheen voortbrengen van een stroomflux, die een gemiddelde gelijkstroomcomponent bezit van begrensde grootte, 30 middelen voor het koppelen van de uitgang van de signaalgenerator met de tweedraadskabel voor het | daarheen leiden van een alternerend meetsignaal in overeenstemming met de frequentie van de signaalgenerator-— uitgang, 7907407 -20- een frequentie-analoogomzetterorgaan gekoppeld met de tweedraadskabel aan de signaalontvangstpost en werkzaam voor het vóórtbrengen van een analoog meetsignaal, dat beantwoordt aan de frequentie van het 5 alternerende meetsignaal op de kabel, ] regelbare middelen aan éën van de posten, be- I antwoordende aan een vastgestelde variabele, j gelijkstroomsignaalorganen gekoppeld met de I ί regelbare middelen en met de tweedraadskabel aan de j 10 genoemde ene post, welke gelijkstroomsignaalmiddelen werkzaam zijn voor het variëren van de grootte van de genoemde gemiddelde gelijkstroomcomponent in de kabel j i in overeenstemming met de vastgestelde variabele, en signaal-responsieve middelen aan de andere post ; i 15 en gekoppeld met de tweedraadskabel teneinde fle beant- < woorden aan de grootte van de gemiddelde gelijkstroom- ! component zoals deze wordt geregeld door de gelijkstroom— i signaalorganen, teneinde zo informatie met betrekking tot de vastgestelde variabele over te zenden tussen i 20 de twee posten, terwijl simultaan het alternerende meetsignaal wordt gezonden van de zenderpost naar de signaalontvangstpost.

14. Inrichting volgens conclusie 13, m e t h e t kenmerk, dat de gelijkstroomsignaalmiddelen 25 een constante stroombron omvatten, die serie-verbonden is met de tweedraadskabel, en dat de regelbare organen zijn gekoppeld met de constante stroombron teneinde het daardoor geleverde stroomniveau in te stellen in de tweedraadskabel.

15. Inrichting volgens conclusie 14, m e t het k e n m e r k, dat de constante stroombron een transistor' bevat in serie met de tweedraadskabel, een emittorweerstand, verbonden met de transisitor, — en 7907407 _21_ dat de regelbare organen werkzaam zijn om i de spanning tussen de basis van de transistor en het" \ afgelegen einde van de emittorweerstand in te stellen. I

16. Inrichting volgens conclusie 14, m e t het 5 kenmerk, dat de regelbare organen middelen omvatten, die reageren op het genoemde analoog meet-signaal voor het instellen van het stroomniveau door de kabel in overeenstemming daarmee, en dat er middelen zijn aan de zenderpost, die 10 reageren op het stroomniveau, ingesteld door de regelbare organen.

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het j kenmerk, dat het zenderorgaan een indicator \ ) omvat, die het stroomniveau toont. i ï | 15 18. Instrumentstiesysteem, omvattende een proces- j toestandsaftaster aan een veldpost, welke een element heeft met een karakteristiek, die varieert met de toestand, die wordt'gemeten, gekenmerkt door | een zender aan de veldpost, welke een signaal- i j 20 generator omvat gekoppeld met het sensorelement voor I het ontwikkelen van een wisselsignaal, dat beantwoordt | aan de genoemde karakteristiek, i ! een centrale post, een tweedraadstransmissiekabel, die de zender 25 koppelt met de centrale post, middelen voor het aanleggen aan een tweedraads-kabel van een wisselsignaal, dat in frequentie correspondeert met de uitgang van de signaalgenerator, signaalverwerkingsmiddelen aan de centrale j 30 post, welke organen omvatten, die reageren op het wisselsignaal, en werkzaam zijn voor het voortbrengen van een toestandsmeetsignaal, geschaald teneinde te — corresponderen aan een vastgesteld variatiegebied van i__I_______ 790 7 407

4 K _~22 ~_ de toestand, ; . i gelijkstroomsignaalmiddelen, werkzaam voor het i voortbrengen in de tweedraadstransmissiekabel van een j gelijkstroomsignaal, dat correspondeert met het gé- j 5 schaalde toestandsmeetsignaal, en j indicatormiddelen aan de veldpost en gekoppeld ! met de tweedraadskabel voor het vóórtbrengen van een ; visuele indicatie van de grootte van het gelijkstroomsignaal . i

19. Inrichting volgens conclusie 18, m e t het kenmerk, dat de signaalverwerkingsmiddelen organen omvatten voor het instellen van de nul- en spanwijdte van het toestandsmeetsignaal.

20. Inrichting volgens conclusie 19,met het 15 k e n m e r k, dat de signaalverwerkingsmiddelen organen bevatten voor het karakteriseren van het ‘ toestandsmeetsignaal in overeenstemming met een vastgestelde overdrachtsfunktie.

21. Inrichting volgens conclusie 20, m e t het 20 kenmerk, dat de karakteriseringsorganen middelen omvatten voor het ontwikkelen van een lineaire betrekking tussen de grootte van het toestandsmeetsignaal en de genoemde toestand. 790 7 4 07