NO300566B1 - Parameterverdisender - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en parameterverdisender for å sende, langs en to-tråds strømførende sløyfe som er tilpasset for elektrisk forbindelse til første og andre terminaler i senderen utgangsinformasjon dannet av de verdier av en parameter som måles av et avfølingsmiddel i senderen, idet verdiene av denne parameter avhenger av tilstander i en konstruksjon som senderen er festet til og for mottagelse av innmatet informasjon. Videre vedrører oppfinnelsen en alternativ parameterverdisender som har sendende og mottagende kretser for å motta innmatede informasjonssignaler og for å sende, langs en to-tråds sløyfe tilpasset for elektrisk forbindelse med første og andre terminaler i senderen, verdier av en parameter målt av et avfølingsmiddel i senderen, idet verdiene avhenger av tilstander i en konstruksjon som senderen er festet til.

Fra tidligere er det kjent en analog to-tråds parameterverdisender som har en avfølermodul som er koblet til en prosessvariabel for å avføle og for å tilveiebringe en avfølerutmatning som en funksjon av prosessvariabelen. Parameterverdisenderen har dessuten eksiteringsmiddel som er koblet til avfølermodulen for å tilveiebringe eksitering til denne, samt analogt detektor for å tilveiebringe analog omformning av avfølersignalet til en to-tråds senderutmatning som er representativ for den avfølte prosessvariablen.

Av ytterligere kjent teknikk kan det vises til US patent 4520488 som omhandler en sender som tilveiebringer analoge signaler som representerer en prosessvariabel, og som avbryter de analoge signaler for vekselvis å sende eller avbryter de analoge signaler for vekselvis å sende eller motta digitale signaler. US patent 4494183 omhandler et prosessvariabelt, analogt signal omformet til en digital form i hvilken dets område kan innstilles gjennom en beregning og en mikroprosessor på basis av valgte grenser. Det resul-terende signal omformes tilbake til en analog form med verdier innenfor det valgte området.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes den førstnevnte parameterverdisenderen ved at den innbefatter et sett av sendende og mottagende kretser som er elektrisk koblet mellom avfølings-midlet og nevnte første og andre terminaler, idet settet av sendende og mottagende kretser er i stand til å sette senderen i stand til samtidig å sende den utgangsinformasjonen og å motta den inngangsinformasjonen, idet inngangsinformasjonen anvendes for å korrigere de verdier som måles av avfølingsmidlet.

Med fordel er de de sendende og mottagende kretsne anordnet til å sende utgangsinformasjonen gjennom bruken av sendte signaler som har et frekvensinnhold i et første frekvensområde og å motta inngangsinformasjonen gjennom mottagelse av signaler som et frekvensinnhold i et andre frekvensområde som er adskilt fra det første frekvensområdet.

Avfølingsmidlet kan omfatte en avføler og avfølerutgangs-signal-forbindelsekretser, idet avføleren og avfølerens utgangsforbindelsekretser er avtettet fra det rom i senderen i hvilket settet av sendende og mottagende kretser er tilveiebragt.

Den nevnte alternative parameterverdisenderen kjennetegnes, ifølge oppfinnelsen ved at den omfatter tre terminalmidler, innbefattende første og andre terminalmidler som er elektrisk tilkoblet respektive første og andre terminaler, og

at de sendende og mottagende kretser omfatter:

et krafttilførselsmiddel som er i stand til å opprettholde en forskjellig spenningsverdi på hver av de tre terminalmidlene, innbefattende første og andre spenningsverdier på de første og andre terminalmidlene, og hvor en tredje spenningsverdi på det tredje terminalmidlet gjenstår og ligger mellom nevnte første og andre spenningsverdier, idet deler av de sendende og mottagende kretser er elektrisk koblet mellom det andre og tredje terminalmidlet og er i stand til å føre en større total strøm derigjennom enn deler av de sendende og mottagende kretser som er elektrisk koblet mellom nevnte første og tredje terminalmiddel, og

et ladningslagringsmiddel som har et par terminaler og er i stand til vekselvis å bli elektrisk forbundet mellom det første og tredje terminalmidlet med en valgt av ladnings-lagrlngsmiddelterminalene som er koblet til det tredje terminalmidlet, og så elektrisk koblet mellom de andre og tredje terminalmidlene med den motstående ladningslagrings-middelterminalen koblet til det tredje terminalmidlet.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av senderen kan det første terminalmidlet være elektrisk koblet til den første terminalen gjennom en spenningsreguleringskrets, og det andre terminalmidlet kan være elektrisk koblet til den andre terminalen gjennom en strømavfølingsmotstand.

De sendende og mottagende kretser mottar informasjonssignaler på nevnte første og andre terminaler.

Videre er det fordelaktig at krafttilførselsmidlet er i stand til å bli betjent av strøm som tilføres på nevnte første og andre terminaler

En eksisterende parametriverdisender kan således få sin utmatning forbedret mens senderen forblir in situ og koblet til prosessvariablen og sløyfen. En sender med en digitalt korrigert utmatning tilveiebringes således uten utskiftning av eksisterende avfølermodulen eller frakobling av parameterverdisenderen fra prosesslinjene eller to-trådssløyfen. Fig. 1 er en tegning over en tidligere kjent analog sender som viser et snittriss av et øvre hus og et nedre hus med deler bortbrutt. Fig. 2 er en tegning over en parametrisender, ifølge denne oppfinnelsen, og viser et snittriss av et øvre hus og et nedre hus med deler bortbrutt. Fig. 3 er et blokkskjema over en første foretrukket utfør-elsesform av en sender, ifølge denne oppfinnelse. Fig. A er et blokkskjema over en andre foretrukket utfør-elsesform av en sender, ifølge denne oppfinnelse. Figurene 5A, 5B og 5C gir samlet et koblingsskjema over en parametriverdisender, ifølge denne oppfinnelse.

I fig. 1 er en tidligere kjent prosessvariabel parametriverdisender, heretter for enkelhetsens skyld benevnt som overfører, 10 vist boltet til flensadapterunioner 12 som kobler fluider til overføreren 10. Overføreren 10 avføler trykk fra nevnte fluider ved flensadapterunioner 12 og gir en utgangsstrøm som er representativ for det avfølte trykk til en to-trådssløyfe 14. Overføreren 10 energiseres av en ekstern krafttilførsel 14A som er koblet til to-tråds sløyfen og utgangsstrømmen slik som et 4-20 milliampere signal,leveres til en ekstern last 14B som også er koblet til to-tråds sløyfen 14. Overføreren 10 omfatter et hus 16 som har tre innvendige avdelinger 18, 22 og 24 som er avtettet fra hverandre. Overføreren 10 omfatter dessuten en kapasitiv trykkavføler 26 som er anbragt i avdelingen 18 for å avf øle en prosessvariabel slik som et differensial, manometer eller absolutt trykk. Avføleren 26 er elektrisk koblet via ledninger til en kretskortenhet 28 i avdeling 18 som omfatter dioder eller likerettere 30 for å likerette avfølerens utmatning og analoge korrigeringskomponenter 32 for å korrigere avfølerens utmatning. Korrigeringene innbefatter temperaturkompensering. En kabel 34 passerer gjennom en tetting 36 mellom avdelinger 18 og 22 og kobler elektrisk kretskort 28 til et koblingsorgankort 38 i avdeling 22. Koblingsorgankortet 38 omfatter ytterligere analoge korri-gerings- eller kompenseringskretser 40 som gir temperatur-korrigering av karakteristika for avføleren 26. Korri-geringskort 38 passer til et multistift-koblingsorgan 42 som gir forbindelse til ytterligere overførerkretser.

Under drift vil avføleren 26, kretskortenheten 28, kabelen 34 og koblingsorgankortetet 38 sammen omfatte en avfølermodul 35 i parameterverdisenderen eller overføreren 10 som avføler prosessvariabelen og gir en avfølerutmatning til koblingsorgan 42 som innbefatter analog korrigering for temperatur.

En terminalremse 44 i avtettet avdeling 24 gir forbindelse til to-trådssløyf en 14 i en føring 14C og har avtettede elektriske gjennommatninger 46 som kobler to-trådskretsen fra avdeling 24 til avdelingen 22. Avdeling 22 i huset 16 er utformet til å godta en analog omformer og eksiteringskrets-enhet 23 som anvender analoge kretser til å eksitere avføleren og omdanne avfølersignalet til en 4-20 milliampere utmatning. Enheten 23 omfatter et trykt kretskort 23A med analog omformer og eksiteringselektronikk som er koblet til koblingsorgan 42 og trykt kretskort 23B som omfatter spann og nulljusteringskretser som er koblet til kort 23A. Et par avtettede justeringskruer 50 strekker seg fra det indre i avdeling 22 til det ytre av overførerhuset 16. Justerings-skruene 50 gir justering av spann og null potensiometrene 23C, 23D på kretskort 23B. Den analoge omformeren gir et pålitelig, lavkostmiddel for tilveiebringelse av utmatningen, og innstillingen av spann og null skjer ved å anvende potensiometre 23C, 23D. Den mekaniske justering av potensiometrene 23C, 23D kan utsettes for mekanisk vibrasjon som kan endre innstillingen av spann og null. Potensiometrene 23C, 23D kan justere spann og nullinnstillingene for utmatningen til justerings- og oppløsningsevnene for potensiometrene. Lineariteten i 4-20 milliampereutmatningen fra overføreren 10 som en funksjon av det avfølte trykk forbedres ved hjelp av den analoge korrigeringskretsen i overføreren 10. Selvom justeringer tilveiebringes i den analoge omformer, eksiterings- eller avfølermodul en for slik ulinearitet, kan den oppnådde linearitet ytterligere forbedres ved bruk av en digital krets.

Investeringen i sammenstillingen og monteringen av over-føreren 10 i et prosessanlegg er betydelig, og hele kostnaden ved en slik installasjon av overføreren 10 ville gå tapt dersom overføreren 10 ble fjernet og erstattet med en overfører som har høyere nøyaktighet, slik som en som anvender digitalkretser. Når overføreren 10 installeres i et prosessanlegg, slik som et kjemisk, petroleums, eller tremasseanlegg, er fullstendig utskiftning av overføreren 10 en kostbar og tidkrevende prosess. Dersom separate avstengningsventiler ikke er blitt tilveiebragt i trykkledningene til flensadapterunionene 12, må minst en del av anlegget avstenges for å fjerne trykk fra ledninger, slik at prosessfluida ikke renner ut fra flensadapterunionene 12 når boltforbindelsen fjernes fra overføreren. Dersom avstengningsventiler er tilveiebragt, kan de behøve å bli avstengt mens overføreren erstattes. Flensadapterunionen 12 må få bolter fjernet fra overføreren 10 og boltes på ny til en estatningsoverfører. Avtetninger mellom flensadapterunionene 12 må inspiseres på grunn av at der er en mulighet for lekkasjer når flensadapterunionene 12 boltes til en erstat-ningsoverfører. Etter erstatningen må en erstatningsoverfører hyppig få sine trykkledninger luftet for å fjerne luft som har kommet inn i ledningen under utskiftning. Fullstendig utskiftning av overføreren 10 krever frakobling av sløyfen 14 fra terminalene 44 i overføreren 10 og frakobling av føring 14C fra overføreren 10. En erstatningsoverfører må dernest tilkobles påny til sløyfen 14 og føringen 14A. I visse tilfeller er det ikke praktisk å stenge av en del av prosessanlegget for å utskifte en overfører, og utskiftningen av overføreren 10 blir derfor utsatt inntil en planlagt avstengning for vedlikehold. Prosessledningene som er koblet til flensadapterunionen 12 og føringen 14C kan bli svekket på grunn av alder, korrosjon eller vibrasjon. Håndtering av disse ledninger under en fullstendig utskiftning kan skade visse av disse deler. Dersom overføreren ikke fullstendig erstattes, men i stedet oppgraderes med en digital omformer som erstatter analog elektronikk i overføreren 10, kan kostnaden og tiden i forbindelse med fullstendig utskiftning unngås. Når en digital utskiftningsomformer anvendes, er det mulig å unngå å forstyrre selve prosessen, trykkledningene som fører til overføreren, flensadapterunionen 12, sløyfe-koblingen 14, terminalremsen 44 og føringen 14C. En digital omformer kan dessuten omfatte spann og nulljustering som er elektrisk. Bruken av potensiometre som kan være følsomme overfor vibrasjon blir således unngått. Elektriske justeringer av spann og null kan skje med en høyere oppløsning enn oppløsningen for potensiometre, og kan gi mer nøyaktig spann og nullinnstUlinger. En digital omformer kan dessuten innebære digitale linearitetskorrigeringer som muliggjør en overførerutmatning som kan ha bedre linearitet over et bredere område. Hoveddelen i overføreren 10, slik som huset, avfølermodulen, innbefattende temperaturkompenserings-komponenter, terminalremser og forbindelser til sløyfen, er adekvate for bruk med en digital krets og overførerens ytelse kan forbedres med et system som har høy nøyaktighet. Følgelig kan den analoge omformeren 23 fjernes fra over-føreren 10 og overføreren 10 kan forbedres til et ønsket nivå ved innstallering av apparat som omfatter en digital omformer. Oppgradering av overføreren med en digital omformer unngår å kaste bort arbeid og materialer som er investert i de opprinnelige materialer, sammenstillings-arbeid, analog kompensering og innstallasjon i en prosess-ledning. Spann, null og andre justeringer foretas på den digitale omformeren uten bruk av potensiometre, og høy stabilitet og innstillbarhet oppnås dermed.

I fig. 2 er en eksempelvis overfører 11 vist som omfatter en slik digital omformer. I fig. 2 identifiserer henvis-ningstall som er de samme som de i figur 1 tilsvarende trekk. I fig. 2 er en digital omformer 52 installert i overfører 11, idet enheten 23 tidligere er blitt fjernet fra overføreren. Overføreren 11 har således en utgang til sløyfen 14 som har en forbedret nøyaktighet for tilpasning med et kontrollsystem via sløyfen. Omformeren 52 gir en andre kompensering eller korrigering i tillegg til den analoge korrigering som ble foretatt i avfølermodulen, slik at overførerens utmatning forbedres til et ønsket nivå, mens man unngår tiden, kostnaden og ulempen med å utskifte hele overføreren.

Apparatet 52 innstalleres i kammeret 22 i overføreren 11 og er således avtettet i overføreren. Kretsen i apparatet 52 kan utformes til å kontrollere energilagring, slik at naturlig sikkerhetsegenskaper ved overføreren bevares.

Fig. 3 er et blokkskjema over en første utførelsesform av en overfører 500 som er laget i henhold til denne oppfinnelse. Overføreren 500 er koblet til en prosessvariabel langs en linje 514. Prosessvariabelen på linje 514 kan omfatte absolutt, manometer eller differensialtrykk, temperatur, pH-verdi, strømning, ledeevne eller lignende. Overføreren 500 avføler prosessvariabelen på linje 514 og gir en utmatning som en funksjon av prosessvariabelen. Overføreren 500 omfatter dessuten utgangsterminaler 502, 504 som er koblet til en to-tråds sløyfe 506 langs respektive linjer 503 og 505. En energiseringskilde 508 er koblet i serie med sløyfe 506 mellom linjene 503 og 507 og gir energisering til overføreren 500. Overføreren 500 omfatter strømstyring 536 som er koblet langs linje 520 til utgangsterminal 502 og koblet langs linje 540 gjennom en resistans 542 til utgangsterminal 504. Strømstyringen 536 styrer strøm I i sløyfe 506 som en funksjon av den avfølte prosessvariabelen og derfor er strømmen I en overførerutmatning. Strømmen I er fortrinnsvis en lavfrekvent 4-20 milliampere strøm som er lineært proporsjonal med den avfølte prosessvariabelen. Strømstyringen 536 er fortrinnsvis også koblet langs linje 544 til utgangsterminal 504 for å avføle et potensial som er utviklet over resistansen 542. Det potensial som således utvikles er representativt for sløyfestrøm I. Strømstyringen

536 kan således overvåke sløyfestrømmen I og gi lukket sløyfestyring av sløyfestrømmen I. En resistans 510 er koblet mellom linjene 505 og 507 i sløyfe 506. Sløyfe-strømmen I flyter gjennom resistansen 510. En bruksinn-retning 512 som er koblet til resistansen 510 anvender et potensial som utvikles over resistansen 510. Bruks-innreiningen 512 kan omfatte en styredatamaskin, sløyfe-styreenhet, diagramopptegner, måler eller annet angivende, registrerende eller kontrollapparat.

Strømstyreren 536 kan også generere en første kommunikasjonsutmatning. Den første kommunikasjonsutmatningen er fortrinnsvis et høyfrekvent, frekvens-skift-nøklet (FKS) serielt signal. Nøklings- eller modulasjonsfrekvensen for den første kommunikasjonsutmatningen velges fortrinnsvis til å være adskilt fra lavfrekvensen i sløyfestrømmen I slik at den første kommunikasjonsutmatningen kan overlagres på sløyfe-strømmen I uten vesentlig å forstyrre operasjonen for bruksinnretningen 512. Den første kommunikasjonsutmatningen omfatter data som er representativ for overførerens operasjon eller installasjonsparametre slik som spann og nullinn-stillinger, serienummer for overføreren, identifikasjon av prosessvariabelen som avføles, størmstørrelser hos prosessvariabelen og lignende. Den første kommunikasjonsutmatningen kobles fra strømstyrer 536 langs linjer 520, 540 til respektive utgangsterminaler 502, 504. Den første kommunikasjonsutmatningen kobles fra utgangsterminaler 502, 504 til respektivt linjer 503, 505 isløyfe 506. et kommunikasjonsmiddel 516 er koblet langs linjer 536, 548 til respektive linjer 503, 505. Kommunikasjonsmiddel 516 mottar den første kommunikasjonsutmatningen fra strømstyrer 536 langs linjer 520, 503, 546, 505 og 540. Kommunikasjonsmiddel 516 mottar således data som omfattes i den første kommunika-sj onsutmatningen og gir slike data til en bruker på et sted som kan være fjerntliggende fra overføreren. Kommunikasjonsmiddel 516 er fortrinnsvis kapasivt koblet til sløyfte 506 slik at den lavfrekvente sløyfestrømmen I ikke flyter gjennom kommunikasjonsmiddel 516. Selvom utførelsesformen som er beskrevet i forbindelse med figur 1 sender og mottar kommunikasjonssignaler over sløyfen, vil det forstås av fagfolk at slike kommunikasjonssignaler alternativt kan kobles til overføreren over en linje eller buss som er separat fra sløyfen.

Overføreren 10 omfatter dessuten en regulator 518 som er koblet til linje 520 for å motta en del av sløyf estrømmen I og for energisering av ytterligere overførerkretser med styrte energiseringsnivåer. Regulator 518 kobler energisering langs linje 522 til eksiteringsmiddel 526 og kobler energisering langs en linje 524 til beregningsmiddel 532. Delen av sløyfestrøm som er koblet til regulator 518 returneres til sløyfen langs linjen 550 koblet mellom regulatoren og linje 540, og langs linje 552 koblet mellom beregningsmiddel 532 og linje 540.

Eksiteringsmiddel 526 genererer en eksiteringsutmatning som er koblet langs linje 527 til en avfølermodul 528. Avføler-modulen kobles langs linje 514 til prosessvariabelen for avføling av prosessvariabelen. Eksiteringsutmatningen på linje 527 eksiterer avfølermodulen 528 og avfølermodulen 528 kobler en avfølerutmatning langs linje 530 som er en funksjon av den avfølte prosessvariabelen. Avfølermodulen 528 omfatter dessuten en analog krets 529 som gir en korrigering til avfølerutmatningen på linje 530. Korrigeringen som tilveiebringes av den analoge kretsen 529 korrigerer for en respons i avfølerutmatningen som avviker fra en ønsket respons hos avfølerutmatningen overfor den avfølte parameter. Korrigeringen som tilveiebringes av den analoge kretsen 529 kan omfatte en korrigering av lineariteten i avfølerut-matningen som en funksjon av prosessvariabelen, en tempera-turkorreksjon av en avfølerutmatning som representerer trykk, strømning, ledeevne, koldforbindelse, kompensering for et termoelement, eller lignende. I en foretrukket utførelses-form omfatter avfølermodulen 528 likerettingsmiddel for å likerette avfølerutmatningen på linje 530.

Avfølerutmatningen på linje 530 kobles til beregningsmiddel 532. Beregningsmiddel 532 beregner en beregnet utmatning som en funksjon av avfølerens utmatning. Den beregnede utmatning er representativ for en ønsket utmatning, slik som amplituden for strøm I i sløyfe 506 og en funksjon av den afølte parameter. En konstant 533 lagres i beregningsmidlet. Konstanten 533 er representativ for en digital korrigering av overførerens utmatning som forbedrer overførerens utmatning forbi den korrigering som gis av analog krets 529. Konstanten 533 kan omfatte en linearitetskorrigering, en spann-korrigering, en null-korrigering eller annen korrigering som forbedrer en karakteristikk ved overførerens utmatning. I en foretrukket utførelsesform omfatter konstanten 533 flere korrigeringer av linearitet, spann og null-innstillinger. Den beregnede utmatning kobles langs linje 534 til strøm-styring 536. I en foretrukket utførelsesform sammenligner strømstyring 536 en beregnet utmatning på linje 534 med den avfølte eller faktiske strøm I som avføles på linje 544 og styrer strøm på linje 520 slik at den faktiske strøm I er i alt vesentlig lik den beregnede strøm I som representert ved den beregnede utmatning på linje 534. Overførerens utmatning forbedres således ved både en analog og en digital korrigering. Strømmen som mottas av bruksinnretningen 512 er en bedre gjengivelse av den avfølte parameter på grunn av at en digital korrigering er blitt foretatt i overføreren 500.

I en foretrukket utførelsesform genererer beregningsmiddelet 532 også en utmatning som er representativ for den første kommunikasjonsutmatningen som kobles langs linje 534 (sammen med den beregnede utmatning) til strømstyreren 536. Strømstyreren 536 overlagrer således strøm som er den første kommunikasjonsutmatning på sløyfestrømmen.

I en ytterligere foretrukket utførelsesform mottar kommunikasjonsmidlet 516 data som er representativ for korreksjonskonstanter fra en bruker. Kommunikasjonsmidlet 516 kobler en andre kommunikasjonsutmatning som omfatter korreksjonskonstanter på linjene 546, 548 henholdsvis linjene 503, 505. Det andre kommunikasjonssignalet kobles langs linjene 503, 505 til respektive utgangsterminaler 502, 504. I overføreren 500 kobles den andre kommunikasjonsutmatningen fra terminalene 502, 504 gjennom resistans 542 og langs linjer 522 og 520 til beregningsmiddel 532.

Beregningsmiddel 532 mottar det andre kommunikasjonssignalet og lagrer data som befinner seg deri som konstant 533. Overføreren 500 kan således forsynes med korreksjonskonstant 533 fra et fjerntliggende sted og det er ikke nødvendig å lokalisere eller å åpne overfører 500 for å justere korreksjonskonstantene 533. Overføreren 500 i fig. 3 anvender den eksisterende avfølermodul 528 i en overfører og erstatnignsomformeren omfatter beregningsmiddel 532, strømstyrer 536, regulator 518 og motstand 542. Erstatnings-eksiteringsmiddel 526 kan også tilveiebringes.

I fig- 4 er et blokkskjema over en andre foretrukket utførelsesform av kretsene i overføreren 10 vist koblet til en to-tråds, 4-20 milliampere sløyfe 14. Overføreren 10 kobles til sløyfen ved terminaler 60, 62 i overføreren 10. Ved en energiseringskilde 64, slik som et batteri eller krafttilførsel, er koblet langs linje 15 i serie med en sløyfelast som er representert ved resistans 66. Sløyfe-lasten kan omfatte eksempelvis en kontrolldatamaskin, en diagramopptegner, eller strømmåler. En sløyfestrøm flyter fra skille 64 langs linje 64A inn i overføreren på terminal 60 og ut av overføreren på terminal 62 langs linje 62A til resistans 66A, hvorved overføreren 10 energiseres fra sløyfen. En diode 59 i overføreren 10 gir omvendt polari-tetsvern til overføreren 10. Amplituden av den lavfrekvente sløyfestrømmen styres av strømstyrer 66 som er koblet til terminalen 60, 62 slik at amplituden av sløyfestrømmen er en funksjon av den prosessvariabel som avføles av overføreren. En første regulator 68 er koblet til terminal 60 og gir et første regulert potensiale på linje 70 i overføreren 10. Den andre regulator 72 er koblet til linjen 70 og gir et andre regulert potensial til linje 74. Strøm som flyter gjennom overføreren returneres til kretsens felles leder 76 i overføreren 10 og den felles lederen er koblet til terminal 62 gjennom en motstand 78. Potensialet som utvikles over motstand 78 er representativt for den faktiske sløyfestrømmen og dette potensialet kobles langs linje 80 tilbake til en digital-til-analog omformer (DAC) 82 for å gi lukket sløyfestyring av overførerens utgangsstrøm. Et eksiteringsmiddel 84 energiseres fra linje 70, 74 og gir eksitering langs en linje 86 til en avfølermodul 88. Avfølermodulen 88 kan omfatte en kapasitiv trykkavføler, analog linearitet og temperaturkomenserende komponenter og likerettingskretser.

Avfølermodulen 88 kobler en avfølerutmatning som en funksjon av den avfølte parameteren på linje 90 til en integrator 92. Temperaturkompensering som anvender analoge teknikker utføres i avfølermodulen 88. En tilpasningskrets 94 er koblet til integratoren 92 langs linjer 91, 93 og tilpasser integratorkretsen 92 til en integrator tidsstyrer 96 og en mikrodatamaskin 98. Integratoren 92 energiseres fra linjene 70 og 76 og opererer på høyere potensialer enn tidsstyreren 96 og mikrodatamaskinen som energiseres fra linjene 74 og 76. På grunn av differansen i potensial, gir tilpasningskretsen nivåforskyvning for å sikre forenlige signalnivåer.

Integratoren 92, tilpasningskretsen 94 og integratortids-styreren 96 opererer i forbindelse med mikrodatamaskinen til å danne en A-til-D omformer 99 av dobbelthelningstype. Omformeren 99 utfører en analog-til-digital omformning av den korrigerte analoge avføler utmatningen fra avfølermodulen 88. Omformeren 99 gir således et digitalt signal til mikrodatamaskin 98 som er representativt for avfølerutmat-ningen korrigert for temperatur. Mikrodatamaskinen 98 er fortrinnsvis en enkeltbrikke mikrodatamaskin som har mikroprosessor, programlager og direktelager, alle på en integrert krets, til å gi foretrukket laveffektsforbruk og liten størrelse. I en annen utførelsesform kan mikrodatamaskinen 98 alternativt omfatte separat mikroprosessor, progr.am ROM og RAM dersom plass- og effektspesifikasjoner er forenelige med konstruksjonen. I en foretrukket utførelses-form er en "vakthund" tidsstyrer 102 koblet til mikrodatamaskinen 98 og avføler når mikrodatamaskinen 98 ikke klarer å utføre en valgt oppgave innenfor en tidsgrense som er satt av vakthundtidsstyreren 102. Svikt med å utføre oppgaven innenfor tidsgrensen er en indikasjon på feilfunksjonering i mikrodatamaskinen 98, og vakthundtidsstyreren tilbakestiller mikrodatamaskinen når slik svikt oppstår. Et ikke-flyktig lager 104 som er koblet til mikrodatamaskinen 98 er blitt lastet med konstanter som er representative for digitale 1 inearitetskorrigeringer for overføreren. Den forbedrede overføreren kan således gi digitale korrigeringer til overførerens utmatning i tillegg til de analoge korrigeringer som ble foretatt i avfølermodulen 88 når overføreren opprinnelig ble fremstilt. Mikrodatamaskinen 98 beregner en overførerutmatning basert på de digitale korrigeringsord som er lagret i lager 104 og den beregnede utmatning forbedrer sin nøyaktighet relativt nøyaktigheten av den opprinnelige analoge overførerens utmatning. Den beregnede overfører-utmatningen kobles langs linje 106 til et digital-til-analog (DAC) kretsen 82. DAC 82 sammenligner den beregnede utmatning med signalet på linje 80 som er representativt for den faktiske sløyfestrømmen. DAC 82 kobler et signal langs linje 108 til strømstyrer 66 slik at strømmen i sløyfene er lik den ønskede beregnede overførerens utmatning. En kommunikasjonskrets 112 som er koblet til mikrodatamaskin 98 gir middel for å motta digitale ord fra sløyfen, slik som korreksjonskonstanter og spann og null-innstillinger for overføreren. Kommunikasjonskretsen 112 i overføreren er koblet langs linjer 126, 128, 62A, 64A for to-veis kommunikasjonskrets med en andre kommunikasjonskrets 114 som kan være en del av et digitalt styresystem eller kan være en separat anordning koblet til sløyfen ved et fjerntliggende punkt. Data innføres i den andre kommunikasjonskretsen 114 som representerer spann, null og linaritetskorreksjoner. Den andre kommunikasjonskretsen kobler et høyfrekventsignal over sløyfjeledere 62A, 64 og linjer 76, 126 i overføreren til kommunikasjonskretsen 112. Høyfrekvenssignalet detekteres av kommunikasjonskretsen 112 i overføreren og et "bærebølge-detekterings" signal koblet fra kommunikasjonskretsen 112 til mikrodatamaskinen 98 langs linje 116. Når bærebølgeseksjons-signalet avføles, kobler mikrodatamaskinen 98 et signal på linje 118 til kommunikasjonstesten 112 som lukker bryter 122 og energiserer et modem 124 i kommunikasjonstest 112. Modem 124 utfører to-veis kommunikajson med andre kommunikasjonstesten 114 langs linjer 126, 128, 76, 62A, 64A. Korreksjonskonstanter mottas av modem 124 og overføres til lageret 104 ved hjelp av mikrodatamaskin 98. Spann og null-konstanter blir likeledes mottatt og lagret i lageret 104. Modemet 124 overfører til den andre kommunikasjonskretsen 114 data som er representativ for statusen av konstanter lagret i lager 104 som kan innbefatte parametere som styrer overfører-funksjon, serienummeret og vedlikeholdshistorie samt data som er representative for prosessvariabelen.

De kombinerte energiseringsstrømmer for kretsen kan overskride 4 milliampere energiseringsnivået som er tilgjengelig fra sløyfen. Eksiteringskrets 84 og mikrodatamaskinen 98 kobles i serie, slik at den samme strømmen flyter gjennom begge og total energiseringsstrøm fra sløyfen blir effektivt kontrollert. En ladepumpe 132 kan kobles mellom ledere 70, 74 og 76 til ytterligere å redusere eksiteringsstrømmen på sløyfeterminalen. Ladepumpen overfører ladning mellom serielastene, slik at strømkravene for de to serie-energiseringskretsene bedre balanserer. Dette ytterligere reduserer energiseringsstrømmen på overførerens terminaler. Bryter 122 er åpen under normal operasjon av overføreren slik at modemet ikke opererer, hvorved energiseringskravene reduseres ytterligere. Energiseringsstrømmen til overføreren fra sløyfen kan således holdes under 4 milliampere og overføreren kan derfor opereres fra 4-20 mA pr. sløyfen 14. Under kommunikasjonsperioder mellom modem 124 og krets 114 kan imidlertid eksiteringsstrømforbruket midlertidig overskride 4 mA.

I fig. 5A er en første del av kretsene i en overfører vist. En avfølermodul 88 er vist omsluttet med en stiplet linje og omfatter en kapasitiv trykkavføler 140 som er koblet gjennom faste kondensatorer 142, 144 til en oppstilling av likeret-tingsdioder 146. Likerettingsdiodene 146 er koblet til en eksiteringskrets 84 som gir eksitering til den kapasitive trykkavføleren 140 gjennom likerettingsdiodene 146. Avfølermodulen 148 omfatter dessuten valgte, faste resi-stanser 148, 150, 152, 154, 156, 158 og termistorer 162, 164 som en kompanseringskomponenter som er koblet sammen med avføler 140 og faste kondenatorer 142, 144 til å gi analog temperaturkompensering av avføleren 140. Avfølermodulen 88 omfatter dessuten en korrigeringskondensator 166 som ble anvendt med den tidligere analoge omformeren, men som ikke trenger å bli tilkoblet den digitale omformeren og ikke anvendes.

Eksiteringsmidlet 84 omfatter motstander 168, 170, 172, 174, 176, 178, kondensatorer 180, 182, 184, 186, 188, 190, 192, forsterkere 194, 196, transistor 198, og transformator 200 som har fem viklinger som er sammenkoblet for å gi eksitering. Operasjonen av eksiteringskretsen i samvirke med avfølermodulen er i alt vesentlig som beskrevet i US patent nr. 3.646.538 (Roger L. Frick).

Avølermodulen 88 kobler en avfølerstrøm "Is" som er representativ for det avfølte trykket langs linje 202 til en integratorkrets 92. Avfølermodulen 88 kobler også en analog temperaturkompenseringstrøm "It" langs linje 204 til integratorkretsen 92. Avfølerstrømmen "Is" og tempeertur-kompenseringsstrømmen "It" summeres på knutepunkt 206 i et forsterkertrinn som omfatter forsterker 208, motstander 210, 212, 214, 216 og kondensator 218. Dette forsterkertrinn gir et potensial på kondensatoren 218 som er representtivt for summen av strømmene (Is + It) og er således representativt for avfølerutmatningen korrigert med de analoge kompenseringskretser i avfølermodulen. Linjen 213 er koblet gjennom en bryter (felteffekt transistor) 220 til et integratortrinn 222. Et i alt vesentlig fast referansepotensiale er tilstede på linje 224 og koblet gjennom bryter (felteffekttransistor) 226 til integratortrinn 222. Integratortrinnet 222 omfatter en forsterker 228, en kondensator 230, og en motstand 232 som er sammenkoblet som vist i figur 5A. Bryterne 220 og 226 aktiveres vekselvis slik at integratortrinnet 222 vekselvis integrerer avfølerpotensialet og det faste potensialet. Integratortrinnet 222 har enutmatning på linje 234 som er tidsintegralet av potensialene som tilføres av bryterne 220, 226. Integratortrinnutmatningen kobles langs linje 234 til komparator 236 som sammenligner integratorutmatningen med et i alt vesentlig fast potensial på linje 238. Komparator-utmatningen kobles ut på linje 240 til kretsene i fig. 5B som er forklart senere.

En del av tilførselskretsene, andre regulator 72, er koblet mellom ledere 70 og 74 og genererer mellomliggende til-førselspotensiale på linjer 242 og 238 som leverer refe-ransepotensialer til eksiterings og integratorkretsene og temperaturkompenseringskretsen i afølermodulen 88. Den andre regulatoren omfatter motstander 244, 246, 248, 250, 252, og justerbar referanse 254 og kondensatorer 256 og 258 sammenkoblet som vist i figur 5A.

Et koblingsorgan angitt som "J2" i fig. 5A passer til et koblingsorgan som likeledes er merket "J2" i figur 5B.

I figur 5B er NOG port 246 og 248 koblet sammen til å gi en vikle-krets 250. Komparatorens utmatning (fig. 5A) kobles langs linje 250 gjennom koblingsorgan J2 til en "sette" inngang på vippe 250. En første utgang Q på vippe 250 er koblet langs linje 244 gjennom koblingsorganet J2 til styreelektrodeinngangen på bryter 226 (fig. 5A). En andre utgang Q fra vippen 250 kobles langs linje 242 gjennom koblingsorgan J2 til styreelektrodeinngangen på bryter 220 (fig. 3). Eksiteringspotensialer kobles langs linjer 70, 74 og 76 gjennom koblingsorgan J2. En tidsstyrer 96 gir en lav-nivåtidsstyrer utmatning på linje 252 til en nivå-forskyvningsbuffer 254 som gir en høynivåtidsstyrerutmatning til inverterer 256. Tidsstyreren 96 er fortrinnsvis av typen CD 5436B fremstillet av RCA Corporation. Inverterer 256 kobler høynivåtidsstyrerutmatningen til en tilbakestil-lingsinngang på vippen 250 langs linje 258. Q-utmatningen fra vippe 250 kobles gjennom buffere 260 til en tilbakestil-lingsinngang på tidsstyreren 96. Q utmatningen fra vippe 250 kobles gjennom inverterer 262 til en inngang på mikrodatamaskin 98. Mikrodatamaskin 98 er fortrinnsvis av typen 80C59 fremstilt av OKI Semiconductor. Mikrodatamaskinen 98 gir et klokkesignal langs linje 264 til tidsstyrer 96. Vippen 250, tidsstyreren 96 og integratoren 92 fungerer sammen som en integratorkrets av dobbelthelnings-typen. Q utmatningen fra vippe 250 har en pulsbredde som er representativ for den kombinerte strømmen (Is + It) og derfor er signalet som kobles til mikrodatamaskinen 98 representativt for den avfølte parameteren, innbefattende den analoge korrigering som foretas i avfølermodulen 88. Mikrodatamaskinen 98 teller sine egne klokkepulser under denne pulsbredde fra invertereren 262 for å fullføre den analoge-til-digitale omformning av avfølerutmatningen (Is + It).

Vakthundtidsstyrer 102 omfatter inverterere 268, 270, kondensatorer 272, 274, 276, motstander 278, 280, transistor 282 og diode 284 sammenkoblet som vist i figur 5B. Under den normale operasjon av mikrodatamaskin 98, gir mikrodatamaskinen 98 periodisk impuls på linje 290 til vakthundtidsstyreren 102. Pulsen på linje 290 tilbakestyrer vakthundtidsstyreren 102 og hindrer trygging av vakthundutmatningen på linje 292. Dersom imidlertid mikrodatamaskinen 98 feilfunksjonerer og ikke klarer å gi en puls på linje 290 under et valgt tidsinterval satt av vakthundtidsstyreren, trygges vakthundtidsstyrerutmatningen på linje 292 og tilbakestiller mikrodatamaskinen 98 slik at normal operasjon kan gjenopptas. Det valgte tidsintervallet er en funksjon av resistansene i motstanden 280, 278 og kapasitansene i kondensatorene 274, 276.

Et elektrisk slettbart leselager (EEROM) 104 er koblet til mikrodatamaskin 98 og lagrer digitale ord som er representative for digitale korrigeringer, spann, null og lignende som forklart i forbidnelse med figur 2. Mikroprosessoren leser korreksjonskonstantene som er lagret i lager 104 og beregner korreksjonene for utmatningen som en funksjon av konstantene.

Et krystall 292 er koblet til mikrodatamaskinen 98 for å tilveiebringe en stabil klokke eller tidsreferanse. Selvom operasjonen av overføreren er beskrevet med henvisning til et separat ikke-flyktig lager 104, vil det forstås av fagfolk at en del av RAM i mikrodatamaskinen 98 kan energiseres av et batteri til å gi ikke-flyktig lagring av korreksjonskonstanter og lignende. Linjene 70, 74 og 76 er koblet til nivåforskyver 254 for å gi energisering til denne.

Et koblingsorgan "J3" i figur 5B kobler linjer fra mikrodatamaskinen 98 til kretser vist i figur 5C. Tilførsels-linjer 70, 74, 76 er også koblet gjennom koblingsorgan "J3" til kretser i figur 5C.

I fig. 5C er et koblingsorgan "J3" koblet til koblingsorganet "J3" i figur 5B og tilførselslinjene 70, 74, 76 er koblet gjennom koblingsorganer J til kretsene i figur 5B. Over-føreren koble til sløyfen 14 gjennom terminaler 60, 62 i fig.

5C. Strøm fra sløyfe 14 strømmer inn i overføreren ved terminal 60. Terminal 60 er koblet til en linje 126 gjennom en polaritetsverndiode 59. Målerterminaler 61, 63 er koblet til dioden 59 som muliggjør tilkobling av en valgfri indikeringsmåler 65 i koblingsavdelingen 24 (vist i figur 2). En første regulator 68 er koblet til linje 126 for mottagelse av en eksiteringsdel av sløyfestrømmen fra linje 126. Regulator 68 leverer et første regulert potensial til linjen 70. Den første regulatoren omfatter motstander 300, 302, 304, 306, 308, 310, 312, kondensatorer 314, 316, 318, forsterker 320, transistorer 322, 324, dioder 326, 328, og zenerdioder 330, 332, 334 og 336 sammenkoblet som vist ifigur 5c for generering av regulerte potensialer.

En strømstyrekrets 66 er koblet mellom linje 126 og terminal 62 for å styre størrelsen av strøm i sløyfen. Strømstyre-kretsen 66 omfatter en forsterker 350, motstander 78, 352, 354, 356, transistorer 358, 360, kondensator 362 og zenerdioder 364, 366 som er sammenkoblet som vist i fig. 5C for å styre strømf orløpet fra linje 126 til terminal 62. For-sterkeren mottar en styreinnmatning på linje 368 og kobler en strøm gjennom motstand 354 til transistorer 358, 360 som er anordnet i en Darlington konfigurasjon. En del av sløyfe-strømmen flyter fra linje 126 gjennom zenerdiode 364, transistorer 358, 360 og motstand 356 til linje 76. Strøm fra ytterligere deler av overførerkretsene strømmer inn i linje 76 som er kretsens felles linje. I alt vesentlig hele sløyfestrømmen strømmer således fra linje 76 gjennom motstand 78 til terminal 62 og tilbake til sløyfen. Et potensial som utvikles over motstand 78 kobles langs linje 370 til DAC 82. DAC 82 er fortrinnsvis av typen AD7543 fremstilt av Analog Devices. DAC 82 sammenligner potensialet på linje 370 med et beregnet utgangssignal mottatt av DAC fra buss 372. Buss 372 kobles fra DAC gjennom koblingsorganer J3 til mikrodatamaskin 98 (vist i fig. 5B).

En kommunikasjonskrets 112 kobler en kommunikasjonsutmatning langs linje 128 til strømstyringen for å tilveiebringe de første kommunikasjonssignalet til sløyfen som forklart i forbindelse med fig. 3. En andre kommunikasjonsutmatning kobles fra sløyfen på terminal 60 langs linje 126 til kommunikasjonskretsen 112. Kommunikasjonskretsen 112 mottar det andre kommunikasjonssignalet fra linje 126 og demodulerer det andre kommunikasjonssignalet. Det demodulerte andre kommunikasjossignalet kobles langs buss 374 gjennom koblingsorgan J3 til mikrodatamaskinen 98 (i fig. 5 B). Kommunikasjonskretsen 112 omfatter et filter 376 for filtrering og forsterkning av kommuikasjonssignaler som mottas fra sløyfen. Filter 376 er koblet til en detektorkrets 378 som detekterer nærværet av et bærebølge, og til et modem 124 som modulerer og demodulerer kommunikasjonssignaler. Modemet 124 er fortrinnsvis av typen TCM 3105 fremstilt av Texas Instru-ments. Bærebølgedetektoren 378 er koblet langs linje 116 gjennom koblingsorganer J3 til mikrodatamaskin 98 (fig. 5B). Når en bærebølge detekteres, kobler mikrodatamaskinen 98 et signal langs linje 118 til en bryter 122 som energiserer MODEM 124.

En ladepumpe 132 er koblet mellom linjene 70, 74 og 76. Ladepumpen omfatter fortrinnsvis en kondensator 390 som er koblet til en ladepume integrert krets 392. Ladepumpe-integrert krets 392 er fortrinnsvis av typen 7660 fremstilt av Intensil. Kondensatoren 390 lades fra linjen 70, 74 og utlades så i linjene 74, 76 slik at strøm balanseres.

Apparatene kan således utformes til å gi ønskede digitale korreksjoner til utmatningen mens overføreren forblir på plass i prosessanlegget. Kostnaden med å erstatte hele overføreren kan unngås, samtidig som det oppnås en utmatning som digitalt beregnes til å gi digital linearitetskorrigering. Overføreren kan utstyres med apparatet ifølge denne oppfinnelse, mens overføreren forblir på plass i prosessinstallasjonen. Selvom utførelsesformen som heri er beskrevet har lineære utmatninger, vil det forstås av fagfolk at denne oppfinnelse likeledes kan anvendes med ulineære utmatninger, slik som kvadratrotutmatninger eller omvendt virkende utmatninger.

Claims (1)

1. Parameterverdisender (11) for å sende, langs en to-tråds strømførende sløyfe (14) som er tilpasset for elektrisk forbindelse til første og andre terminaler (60, 62) i senderen (11) utgangsinformasjon dannet av de verdier av en parameter som måles av et avfølingsmiddel (26, 88) i senderen (11), idet verdiene av denne parameter avhenger av tilstander i en konstruksjon (12) som senderen (11) er festet til og for mottagelse av innmatet informasjon, karakterisert ved at senderen innbefatter et sett av sendende og mottagende kretser (52, 10 i fig. 4) som er elektrisk koblet mellom avfølingsmidlet (26, 88) og nevnte første og andre terminaler (60, 62), idet settet av sendende og mottagende kretser (52, 10 i fig. 4) er i stand til å sette senderen (11) i stand til samtidig å sende den utgangsinformasjonen og å motta den inngangsinformasjonen, idet inngangsinformasjonen anvendes for å korrigere de verdier som måles av avfølingsmidlet.

2. Sender som angitt i krav 1, karakterisert ved at de sendende og mottagende kretsne (52, 10 i fig.

4) er anordnet til å sende utgangsinformasjonen gjennom bruken av sendte signaler som har et frekvensinnhold i et første frekvensområde og å motta inngangsinformasjonen gjennom mottagelse av signaler som et frekvensinnhold i et andre frekvensområde som er adskilt fra det første frekvensområdet .

3. Sender som angitt i krav 1, karakterisert ved at avfølingsmidlet (26, 88) omfatter en avføler (140) og avfølerutgangssignal-forbindelsekretser (148, 150, 152, 154, 156, 158, 162, 164), idet avføleren og avfølerens utgangsforbindelsekretser er avtettet fra det rom i senderen (11) i hvilket settet av sendende og mottagende kretser (52, 10 i fig. 4) er tilveiebragt.

4. Parameterverdisender som har sendende og mottagende kretser for å motta innmatede informasjonssignaler og for å sende, langs, en to-tråds sløyfe tilpasset for elektrisk forbindelse med første og andre terminaler i senderen, verdier av en parameter målt av et avfølingsmiddel i senderen, idet verdiene avhenger av tilstander i en konstruksjon som senderen er festet til, karakterisert ved at senderen omfatter: tre terminalmidler, innbefattende første og andre terminalmidler som er elektrisk tilkoblet respektive første og andre terminaler, og at de sendende og mottagende kretser omfatter: et krafttilførselsmiddel som er i stand til å opprettholde en forskjellig spenningsverdi på hver av de tre terminalmidlene, innbefattende første og andre spenningsverdier på de første og andre terminalmidlene, og hvor en tredje spenningsverdi på det tredje terminalmidlet gjenstår og ligger mellom nevnte første og andre spenningsverdier, idet deler av de sendende og mottagende kretser er elektrisk koblet mellom det andre og tredje terminalmidlet og er i stand til å føre en større total strøm derigjennom enn deler av de sendende og mottagende kretser som er elektrisk koblet mellom nevnte første og tredje terminalmiddel, og et ladningslagringsmiddel som har et par terminaler og er i stand til vekselvis å bli elektrisk forbundet mellom det første og tredje terminalmidlet med en valgt av ladningslagringsmiddel terminalene som er koblet til det tredje terminalmidlet, og så elektrisk koblet mellom de andre og tredje terminalmidlene med den motstående ladningslagrings-middelterminalen koblet til det tredje terminalmidlet.

5 . Parameterverdisender som angitt i krav 4, karakterisert ved at det første terminalmidlet er elektrisk koblet til den første terminalen gjennom en spenningsreguleringskrets, og at det andre terminalmidlet er elektrisk koblet til andre terminalen gjennom en strømav-følingsmotstand.

6. Parameterverdisender som angitt i krav 4, karakterisert ved at de sendende og mottagende kretser mottar informasjonssignaler på nevnte første og andre terminal.

7. Parameterverdisender som angitt i krav 4, karakterisert ved at krafttilførselsmidlet er i stand til å bli betjent av strøm som tilføres på nevnte første og andre terminal.