RU2125711C1 - Датчик с многофункциональной регулировкой - Google Patents

Abstract

Датчик содержит считывающее средство, один из входов которого предназначен для восприятия переменного параметра процесса, а другой вход - для приема сигналов регулировки параметров преобразования переменного параметра процесса в выходной сигнал. Считывающее средство связано с селекторным устройством, подключенным к запоминающему устройству и регулировочному устройству. Селекторное устройств имеет вход ручного управления. Регулировочное устройство выполнено с возможностью осуществления в точном и грубом диапазонах соответственно точной регулировки вручную и грубой регулировки автоматически с некоторой скоростью. Считывающее средство - с возможностью регулировки своего выходного сигнала по сигналам точной и грубой регулировки, а селекторное устройство - устанавливающимся вручную в положение подачи на считывающее средство выходного сигнала регулировочного устройства или подачи запомненного в запоминающем устройстве значения выходного сигнала регулировочного устройства. Во втором положении считывающее средство нечувствительно к сигналам точной регулировки. Техническим результатом является отсутствие влияния на выходной сигнал ударов и вибрации. 7 з.п. ф -лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к датчикам изменяющихся параметров процесса, имеющим регулируемые вручную выходные параметры, такие как рабочий диапазон, нуль и верхнее и нижнее значения диапазона.

Известен датчик с многофункциональной регулировкой, содержащий считывающее средство, выходом которого образован выход датчика, один из входов предназначен для восприятия переменного параметра процесса, а другой вход - для приема сигналов регулировки параметров преобразования переменного параметра процесса в выходной сигнал, и селекторное устройство, один из выходов которого соединен с упомянутым другим входом считывающего средства, другой выход - с входом запоминающего устройства, предназначенным для восприятия команды запоминания, первый вход - с выходом запоминающего устройства, второй вход связан с выходом регулировочного устройства, подключенным к входу данных запоминающего устройства, а третий вход селекторного устройства является входом ручного управления (см. US 4783659).

Недостаток этого датчика состоит в том, что его ручная настройка может изменяться в результате различных механических воздействий, например ударов или вибрации. Вследствие этого выходной сигнал датчика не будет соответствовать заданному значению, выставленному при настройке, что приведет к ошибке в работе датчика.

В основу изобретения положена задача создать многофункциональный датчик, который не имеет указанного недостатка, т.е. выходной сигнал которого нечувствителен к ударам и вибрациям, смещающим положение настройки.

Поставленная задача решается тем, что в датчике с многофункциональной регулировкой, содержащем считывающее средство, выходом которого образован выход датчика, один из входов предназначен для восприятия переменного параметра процесса, а другой вход - для приема сигналов регулировки параметров преобразования переменного параметра процесса в выходной сигнал, и селекторное устройство, один из выходов которого соединен с упомянутым другим входом считывающего устройства, другой выход - с входом запоминающего устройства, предназначенным для восприятия команды запоминания, первый вход - с выходом запоминающего устройства, второй вход связан с выходом регулировочного устройства, подключенным к входу данных запоминающего устройства, а третий вход селекторного устройства является входом ручного управления, согласно изобретению, ручное регулировочное устройство выполнено с возможностью осуществления в точном и грубом диапазонах соответственно точной регулировки вручную и грубой регулировки автоматически с некоторой скоростью, считывающее устройство - с возможностью регулировки своего выходного сигнала по сигналам точной и грубой регулировки, а селекторное устройство выполнено устанавливающимся вручную в положение подачи на второй вход считывающего средства выходного сигнала регулировочного устройства или в положение подачи запомненного в запоминающем устройстве значения выходного сигнала регулировочного устройства, причем при установке селекторного устройства во второе упомянутое положение считывающее средство нечувствительно к сигналам точной регулировки.

Регулировочное устройство может быть выполнено с возможностью автоматического увеличения или уменьшения во времени регулируемого сигнала селекторного устройства соответственно на первом и втором крайних участках диапазона грубой регулировки.

Регулировочное устройство может быть также выполнено с возможностью поочередного автоматического увеличения или уменьшения во времени регулируемого сигнала селекторного устройства на соответствующих участках диапазона грубой регулировки.

Считывающее средство может быть выполнено с возможностью регулировки выходного сигнала в диапазоне точной регулировки сигнала в пределах части выходного диапазона, выбираемой с помощью грубой регулировки и включающей в себя установку нуля или нижнего значения, или верхнего значения выходного диапазона.

Целесообразно, чтобы считывающее средство имело первый и второй параметры регулировки, управляемые независимо друг от друга с помощью селекторного блока.

Целесообразно также, чтобы датчик содержал блок установки, связанный с запоминающим устройством и выходом считывающего средства и выполненный с возможностью вычитания значения выходного сигнала из запомненного значения и установки сигнала, предназначенного для запоминания, равного выходному сигналу, при превышении полученной разностью заранее выбранного предела.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, датчик включает в себя средства сравнения запомненного значения выходного сигнала регулировочного устройства с выходным сигналом считывающего средства с возможностью, при превышении разницы между ними заранее выбранного предела, запоминания значения выходного сигнала считывающего средства для использования его в качестве запомненного значения выходного сигнала регулировочного устройства.

Датчик может быть снабжен преобразователем переменного параметра процесса, подключенным к первому упомянутому входу считывающего средства.

В соответствии с изложенным, в предлагаемом датчике ручная регулировка каждого параметра может происходить в диапазоне точной регулировки, где выходной сигнал изменяется вручную, с тем чтобы обеспечить точную его настройку. Затем ручная регулировка может быть установлена на диапазон грубой настройки, где выходной сигнал датчика изменяется автоматически в зависимости от времени, чтобы обеспечить грубую настройку. Оператор может перемещать вручную регулятор взад и вперед между диапазонами точной и грубой регулировки, пока не будет получено требуемое значение выходного сигнала датчика. По завершении регулировки оператор может вручную осуществить выборку требуемого значения выходного сигнала датчика, после чего селекторное устройство в датчике подает команду на запоминание в энергонезависимую память для запоминания установленного значения. После такого запоминания выходной сигнал датчика становится нечувствительным к ручной регулировке, а вместо этого управляется в соответствии с запомненным значением.

Удары и вибрация, воздействующие на датчик, могут смещать положение настройки, не оказывая при этом влияния на выходной сигнал датчика после осуществления запоминания. Информация о запомненном значении не исчезает при прекращении подачи питания на датчик, поскольку она хранится в энергонезависимой памяти.

Фиг. 1 изображает блок-схему датчика, выполненного в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения.

Фиг. 2 изображает блок-схему датчика, выполненного в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

Фиг. 3 показывает изменение электрического выходного сигнала, регулируемого вручную и изменяющегося в зависимости от времени со скоростью, определяемой положением движка ручного регулятора.

Фиг. 4 изображает алгоритм работы датчика при выборе регулировки оператором.

Фиг. 5 изображает изменение регулируемого выходного электрического сигнала при регулировке вручную и изменении в зависимости от времени со скоростью, возрастающей экспоненциально.

В соответствии с фиг. 1 датчик 50 содержит считывающее средство 52, которое воспринимает изменяющийся параметр 54 процесса, такой как давление, температура, поток, водородный показатель и т.п. Считывающее средство 52 может включать в себя чувствительный элемент и использовать микрокомпьютер для управления выходным сигналом 56 датчика так, чтобы он соответствовал поступающему на датчик переменному параметру 54 процесса. Выход 56 датчика в предпочтительном варианте связан с контуром тока 4 - 20 мА, обеспечивающим питание датчика, который управляет величиной тока в контуре, обеспечивая индикацию значения параметра процесса.

Датчик 50 может быть адаптирован к различным вариантам применения с отличающимися друг от друга требованиями в отношении регулировки верхнего (20 мА) и нижнего (4 мА) значений выходного сигнала датчика в соответствии с изменяющимися параметрами процесса. В одном случае датчик 50 может быть датчиком давления и имеет на выходе 20 мА, когда давление равно 100 фунтам на кв. дюйм, и 4 мА, когда давление равно нулю. В другом случае тот же датчик 50 должен иметь на выходе 20 мА, когда давление равно 50 фунтам на кв. дюйм, и 4 мА, когда давление равно 30 фунтам на кв. дюйм. Ручная регулировка верхнего и нижнего значений диапазона выходного сигнала либо рабочего диапазона и нуля датчика нужна, таким образом, для настройки его в соответствии с каждым вариантом использования. Аналогичную регулировку на датчике желательно иметь и для других переменных параметров процесса и других выходных сигналов датчика.

На фиг. 1 регулировочное устройство 58 воспринимает ручную регулировку 60, осуществляемую с помощью потенциометра 62 или другого неавтоматического входного устройства, такого как оптический декодер. Регулировочное устройство 58 преобразует ручную регулировку 60 в регулируемый выходной электрический сигнал 64. Ручная регулировка 60 имеет два диапазона. В диапазоне точной настройки выходной сигнал 64 изменяется в соответствии с изменениями положения самого ручного регулятора. Этот диапазон обеспечивает точную настройку и обычно является средней частью диапазона перемещения движка потенциометра 62 или другого управляемого вручную входного устройства. В диапазоне грубой настройки выходной сигнал 64 изменяется как функция времени. Диапазон грубой настройки обычно располагается вблизи двух краев диапазона перемещения движка потенциометра 62 или другого управляемого вручную входного устройства. В соответствии с одним вариантом выполнения выходной сигнал 64 возрастает с течением времени вблизи одного конца диапазона перемещения потенциометра и уменьшается с течением времени вблизи другого конца диапазона перемещения потенциометра. Могут быть использованы и другие варианты получения диапазона грубой настройки, т.е. изменения как функция времени. Это может быть и единственный диапазон грубой настройки, в котором регулируемый выходной сигнал 64 пилообразно изменяется поочередно в сторону увеличения и уменьшения в диапазоне регулировки. Скорость изменения грубой настройки с течением времени может быть фиксированной, управляться вручную или изменяться в зависимости от продолжительности промежутка времени, в течение которого регулировка происходит в диапазоне грубой настройки.

Регулировочное устройство 58 может содержать потенциометр 62 и аналого-цифровой преобразователь, формирующий выходной сигнал 64 в виде цифрового слова, подаваемого на микрокомпьютер датчика 50. Регулировка как функция времени в диапазоне грубой настройки также может управляться с помощью микрокомпьютера.

Выходной сигнал 64 поступает на вход данных запоминающего устройства 66 и один из входов селекторного устройства 68. Запоминающее устройство 66 содержит энергонезависимую память, такую как электрически стираемая программируемая постоянная память, для запоминания одного или более значений выходного сигнала 64, соответствующего рабочему диапазону, нулю датчика, верхнему значению диапазона, нижнему значению диапазона и т.п. Значение сигнала 64 запоминается для каждого выбранного вида регулировки при поступлении на запоминающее устройство 66 соответствующей команды 70 на запоминание. Запоминающее устройство 66 обеспечивает подачу значения 72, запомненного для каждого вида настройки, на селекторное устройство 68.

На селекторное устройство 68 поступают регулируемый выходной сигнал 64, а также запомненное значение 72 (которое может представлять собой одно из множества значений для множества регулировок, таких как регулировка верхнего и нижнего значений выходного диапазона датчика). Управляемый вручную, например с помощью переключателя, переключаемого оператором, вход 74 селекторного устройства 68 предназначен для управления подачей на выход 76 селекторного устройства по выбору регулируемого выходного сигнала 64 и запомненного значения 72. Средства управления по входу 74 имеют положение, соответствующее запоминанию, и положение, соответствующее каждой желаемой настройке (например, настройка верхнего и нижнего значений выходного диапазона датчика). Когда оператор переводит средства управления по входу 74 в положение, соответствующее запоминанию, селекторное устройство 68 обеспечивает подачу команды на запоминание на запоминающее устройство 66, с тем чтобы записать в память значение, соответствующее последней выбранной по входу 74 регулировке. Пока средства управления по входу 74 остаются в положении, соответствующем запоминанию, на выходе 76 имеются только запомненные значения регулировок, а регулируемый выходной сигнал 64 на выход 76 не проходит. При этом на выходной сигнал селекторного устройства 76 не влияют случайные воздействия на потенциометр 62, обуславливаемые ударом, вибрацией или случайным перемещением. Когда средства управления по входу 74 находятся в положение выбора значения при настройке, такого, например, как нижнее значение диапазона, на выход селекторного устройства 76 проходит регулируемый выходной сигнал 64, соответствующий этой выбранной настройке (нижнему значению диапазона). Сигнал с выхода 76 поступает на считывающее средство 52, обеспечивая регулировку параметров процесса преобразования входного переменного параметра 54 процесса в выходное значение на выходе 56. Работа селекторного устройства 68 может быть реализована в программе микрокомпьютера.

Считывающее средство 52 рассчитывает выходной сигнал датчика 56 в соответствии с выбранным уравнением в функции от поступающего на него переменного параметра 54 процесса и установленными параметрами, поступающими с выхода селекторного устройства 76. Обычно уравнение преобразования представляет собой просто прямую линию или линейное уравнение, связывающее выходной сигнал датчика 56 с поступающим на него переменным параметром 54 процесса при использовании масштабного коэффициента и величины смещения, управляемых с выхода селекторного устройства 76. Могут быть использованы и другие зависимости между выходным сигналом датчика и поступающим на него переменным параметром 54 процесса, например зависимость в виде квадратного корня.

На фиг. 2 показан другой вариант исполнения датчика согласно изобретению. Преобразователь 10 воспринимает переменный параметр процесса, такое как давление, температура, поток, водородный показатель и т.п. Преобразователь 10 формирует аналоговый выходной сигнал, соответствующий поступающему переменному параметру процесса и подаваемый на аналого-цифровой преобразователь 11. Преобразователь 11 преобразует аналоговый выходной сигнал преобразователя в цифровой сигнал, который поступает на микрокомпьютер 12. Микрокомпьютер 12 содержит энергонезависимую память 13 для хранения значений, установленных при регулировках, и т.п. Микрокомпьютер 12 рассчитывает цифровой выходной сигнал датчика в виде функции значений, установленных при регулировках, и цифрового выходного сигнала преобразователя. Цифровой выходной сигнал датчика поступает на цифроаналоговый преобразователь 14, который обеспечивает подачу аналогового управляющего сигнала с выхода датчика на схему управления контуром 15. Схема 15 соединена с контуром 16 тока с помощью клемм 17, 18 и управляет током в контуре 16 так, чтобы получить значение, соответствующее поступающему переменному параметру процесса. Контур 16 включает в себя резистор 21 и источник питания постоянного тока, подключенный к клеммам 19 и 20 и размещенный на расстоянии от датчика. Напряжение на резисторе 21, измеренное между клеммами 20 и 22, соответствует поступающему на датчик переменному параметру процесса.

Источник питания контура, подключенный к клеммам 19 и 20, обеспечивает питание схемы 15 управления, которая в свою очередь обеспечивает питание источника 23 в схеме 15, питающего все цепи датчика по линиям 24 и 25.

На фиг. 2 потенциометр 26 регулируется вручную оператором, обеспечивая подачу аналогового напряжения на микрокомпьютер 12. Микрокомпьютер 12 формирует регулируемый выходной сигнал (например цифровое слово, которое микрокомпьютер заносит в память с произвольным доступом), который зависит от того, находится ли аналоговое напряжение в диапазоне точной или диапазоне грубой настройки, что определяется микрокомпьютером. Если аналоговое напряжение лежит в диапазоне точной настройки, величина регулируемого выходного сигнала изменяется в соответствии с самой ручной настройкой, т.е. положением потенциометра 26. Если аналоговое напряжение находится в диапазоне грубой настройки, величина регулируемого выходного сигнала изменяется как функция времени. Предпочтительно, чтобы диапазон точной настройки находился в средней части потенциометра, а диапазон грубой настройки включал части потенциометра вблизи обоих его концов.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения потенциометр обеспечивает более точную настройку регулируемого выходного сигнала в своей средней части и более грубую настройку в функции времени вблизи его концов. Оператор может двигать регулятор вручную вперед и назад между диапазонами точной и грубой настройки, пока не будет получено требуемое значение выходного сигнала датчика. Когда регулировка завершена, оператор может переключить вручную переключатель 27, чтобы занести требуемое значение выходного сигнала датчика в энергонезависимую память 13 в качестве верхнего значения диапазона или нижнего значения диапазона. Переключатель 27 имеет три положения: одно для установки верхнего значения диапазона (обычно ему соответствует ток контура 20 мА), одно для установки нижнего значения диапазона (обычно ему соответствует ток контура 4 мА) и еще одно для подачи команды на запоминание в энергонезависимую память. Если переключатель 27 находится в положении, соответствующем запоминанию, верхнее и нижнее значения диапазона датчика не чувствительны к перемещениям потенциометра 26 при ударах, вибрации или случайных изменениях его положения.

На фиг. 2 микрокомпьютер 12 выполняет несколько функций. Он представляет собой средство регулировки регулируемого выходного сигнала в зависимости от положения потенциометра, с тем чтобы изменять этот сигнал либо в функции времени, либо в функции положения потенциометра - в зависимости от диапазона, в котором находится регулирующее входное воздействие. Микрокомпьютер содержит энергонезависимую память 13 для запоминания значения, установленного при настройке, когда с помощью переключателя 27 подается команда на запоминание. Микрокомпьютер содержит также селекторное устройство для выбора либо запомненного значения, либо регулируемого выходного сигнала в зависимости от положения переключателя 27. Микрокомпьютер 12 формирует сигнал на запоминание при переключении переключателя 27 в положение, соответствующее запоминанию. Сигнал на выходе микрокомпьютера рассчитывается как функция поступающего переменного параметра процесса и значений, установленных в результате регулировок, осуществляемых оператором с помощью переключателя 27 и потенциометра 26.

На фиг. 3 показано изменение регулируемого выходного сигнала 64 в зависимости от осуществляемого вручную перемещения и времени. Горизонтальная ось соответствует положению движка потенциометра, такого как потенциометр 26 или 62. По вертикальной оси отложен регулируемый выходной сигнал, такой как сигнал 64.

На фиг. 3 показана кривая 44 изменения регулируемого выходного сигнала при перемещении оператором движка потенциометра. В центральной области хода движка, выделенной пунктирными вертикальными линиями, выходной сигнал изменяется в соответствии с самим положением движка. Изменение в центральной области кривой 44 происходит линейно; однако могут использоваться и более сложные зависимости. По мере смещения движка влево от центральной области выходной сигнал становится менее чувствителен к положению движка, что иллюстрируется горизонтальной линией. Выходной сигнал в этой левой области зависит от времени и уменьшается с течением времени, что иллюстрируется стрелками, направленными вниз. Все стрелки имеют одинаковую длину, что означает, что скорость изменения сигнала во времени не зависит от положения движка. С правой стороны от центральной области кривой 44 находится другая область положений движка, где выходной сигнал возрастает с течением времени с фиксированной скоростью. Таким образом, оператор может добиться больших, грубых изменений выходного сигнала с помощью простого перемещения движка вправо или влево от центральной области. Как только выходной сигнал приблизится к нужной оператору величине, оператор может переместить движок в центральную область, чтобы осуществить точную настройку. Такое устройство позволяет получить обеспечиваемую потенциометром ограниченную разрешающую способность в относительно малом, но подвижном диапазоне. Результатом этого является возможность регулировки с высокой разрешающей способностью во всем диапазоне настройки датчика.

Кривая 44' на фиг. 3 аналогична кривой 44, за исключением того, что скорость изменения сигнала во времени регулируется положением движка. Это позволяет оператору быстро двигаться в направлении желаемого диапазона настройки, после чего снизить скорость настройки при приближении к желаемому положению и, наконец, плавно переместиться в центральную область, чтобы завершить точную регулировку перед записью в память установленного значения.

При изменении сигнала во времени в соответствии с фиг. 3 ручной регулятор может оказаться надолго оставленным в положении, при котором регулируемый выходной сигнал изменяется в функции времени. Однако выходной сигнал датчика не может бесконечно продолжать увеличиваться или уменьшаться и в конце концов достигнет какого-то верхнего или нижнего предела, например тока насыщения 3,5 мА или 25 мА при рабочем диапазоне датчика от 4 до 20 мА. Когда этот предел достигнут выходным сигналом датчика, но превышается регулируемым выходным сигналом, сигнал датчика не реагирует немедленно на дальнейшие изменения в положении движка, как будто регулировка вообще не работает. Если оператор двигается обратно, пытаясь выполнить нужную настройку, для достижения выходным сигналом нужного значения может потребоваться слишком много времени, что нежелательно. Поэтому в предпочтительном варианте выполнения, который поясняется алгоритмом, представленным на фиг. 4, датчик сравнивает регулируемый выходной сигнал с запомненным значением, и если наблюдается большое расхождение между ними или большая разность между выходным сигналом датчика и регулируемым выходным сигналом, последний автоматически устанавливается в начале настройки равным запомненному значению. Такая операция автоматически возвращает выходной ток датчика в рабочий диапазон, где оператор может наблюдать его изменение. Это позволяет избежать длительных задержек при осуществлении регулировок.

Фиг. 4 поясняет процесс перенастройки на примере датчика давления. Начало процесса обозначено позицией 30. Вначале оператор подает эталонное значение, такое как значение давления, соответствующее верхнему пределу диапазона, на датчик давления (операция 31). Далее оператор устанавливает переключатель на верхнее значение диапазона (операция 32). Эта установка переключателя воспринимается микрокомпьютером, который выполняет логический тест 33, рассчитывая разность между регулируемым выходным сигналом (начальным выходным значением) и текущим запомненным выходным значением. Если эта разность меньше заранее обусловленной величины (порога расхождения), перестройка не проводится и калибровка продолжается (операция 35). Однако если эта разность превосходит порог расхождения, то регулируемый выходной сигнал (параметр калибровки) изменяется так, что его величина становится близкой запомненному значению тока (операция 34). После такого изменения калибровка (операция 35) продолжается. В процессе калибровки 35 оператор осуществляет точную и грубую настройку, как было описано выше. После завершения регулировки оператор переводит переключатель в положение, соответствующее запоминанию (операция 36), чтобы занести в память новое значение, установленное в результате регулировки.

Процедура, представленная на фиг. 4, может быть повторена для других регулировок. Кроме того, можно ограничить промежуток времени, в течение которого регулируемый выходной сигнал 64 может изменяться как функция времени без изменения положения регулятора. Обычно такой промежуток можно ограничить 15 минутами. Если оператор не изменяет положение регулятора в течение этого времени, датчик автоматически выходит из режима настройки.

На фиг. 5 показано изменение регулируемого выходного сигнала 64 в зависимости от ручной настройки и времени. По вертикальной оси отложены значения регулируемого выходного сигнала 64. По горизонтальной оси посередине отложены положения движка потенциометра в центральной области, а по краям - продолжительность временных интервалов, когда движок потенциометра находится за пределами центральной области. Регулируемый выходной сигнал 64 имеет начальное значение 80, когда движок находится в центральной области. Когда оператор перемещает движок влево в положение 81, значение регулируемого выходного сигнала уменьшается в соответствии с перемещением движка. Если движок продолжает двигаться влево, он выходит из центральной области и регулируемый выходной сигнал 64 имеет значение 82. Значения 81 и 82 регулируемого выходного сигнала 64 представляют по существу одну и ту же величину; однако, поскольку значению 82 соответствует нахождение движка вне центральной области потенциометра, выходной сигнал экспоненциально уменьшается как функция времени, в течение которого регулировка проводится вне центральной области. Экспоненциальный закон изменения регулируемого выходного сигнала 64 в зависимости от времени представлен кривой 83 на фиг. 5. Оператор обеспечивает экспоненциальное изменение регулируемого выходного сигнала 64 с течением времени до тех пор, пока этот сигнал не приблизится к требуемому значению в точке 84, после чего оператор перемещает движок обратно в центральную область, где регулируемый выходной сигнал снова становится функцией положения движка в соответствии с линией 85.

Как показано на фиг. 5, оператор может также смещать движок от точки вправо, увеличивая выходной сигнал, как указано стрелкой 86. Экспоненциальное изменение сигнала с течением времени обеспечивает грубую настройку, а регулировка в функции изменения положения движка - точную настройку. Вместо экспоненциальной могут использоваться и другие функции, обеспечивающие возрастание скорости изменения во времени регулируемого выходного сигнала 64 с увеличением времени нахождения движка за пределами центральной области.

Регулировки выходного сигнала датчика в соответствии с настоящим изобретением позволяют произвольно выбирать верхнее и нижнее его значения. Вместо установки выходных сигналов, равных 4 мА и 20 мА при приложении верхнего и нижнего эталонных давлений, можно установить и другие выходные значения в пределах рабочего диапазона датчика. Нижнее значение можно отрегулировать на 8 мА, а верхнее - на 12 мА; датчик будет тогда работать в соответствии с этими установленными значениями во всем выходном диапазоне 4 - 20 мА. Таким образом датчик можно откалибровать для работы в выбранном диапазоне, даже при отсутствии эталонных давлений, соответствующих верхнему и нижнему пределам диапазона.

Регулировки значений выходных параметров датчика могут выполняться в соответствии с настоящим изобретением без влияния друг на друга независимо от того, какая регулировка была выполнена первой. Регулировки обеспечивают регулирование параметров в уравнении, которое записано в памяти микропроцессора и по которому рассчитывается выходной сигнал датчика. Предпочтительный вариант автономной регулировки диапазона и нуля датчика описывается следующим уравнением:

где DACOUT представляет собой выходной сигнал датчика;
NFN представляет собой линеаризованное отфильтрованное значение поступающего переменного параметра процесса;
SPAN представляет собой нуль датчика;
представляет собой выходной диапазон датчика;
SHIFT представляет собой показатель степени, обеспечивающий нахождение рассчитываемых величин, таких как SPAN/2SHIFT, в пределах удобного диапазона вычислений микропроцессора;
MINVAL представляет собой выходное значение выходного сигнала датчика при последней установке нуля.

Предпочтительный вариант регулировки выхода датчика может быть осуществлен при использовании представленного выше уравнения путем подачи сигнала в виде последовательного цифрового кода на вход регулировочного устройства 58 на фиг. 1. Последовательный цифровой код, подаваемый на вход регулировочного устройства 58, регулирует выходной сигнал 64, заменяя ручную регулировку и настройку. Путем использования калибровочного устройства, на которое поступает выходной сигнал датчика 56 и которое подает по цепи обратной связи цифровые регулируемые сигналы и установленные значения виде последовательного цифрового кода на вход регулировочного устройства 58, датчик может быть автоматически перестроен на другой диапазон после начальной калибровки. В качестве первого шага такой автоматической перестройки диапазона калибровочное устройство обеспечивает подачу последовательного входного сигнала на считывающее средство 52 для формирования заменяющего смоделированного значения переменного параметра (NFN) процесса на входе считывающего средства 52. При подаче такого сигнала схема, такая как интегральная схема специального применения, обеспечивающая считывание реального давления, отключается. Тогда калибровочное устройство воспринимает выходной сигнал датчика, и если необходима регулировка, осуществляет ее через последовательный цифровой код на входе регулировочного устройства 58, обеспечивая, по необходимости, положительное или отрицательное приращение регулируемого выходного сигнала 64, пока выходной сигнал датчика, поступающий на калибровочное устройство, не примет требуемое значение. Тогда установленное значение заносится в энергонезависимую память датчика, как описывалось выше. Этот процесс затем повторяется для другой настройки, с тем чтобы и диапазон, и нуль могли быть установлены автоматически. После того, как перестройка диапазона завершена, упомянутая интегральная схема снова включается и выходной сигнал датчика снова соответствует давлению.

Хотя настоящее изобретение было описано выше в виде предпочтительных вариантов выполнения, очевидно, что в него могут быть внесены различные изменения без отступления от сущности и объема изобретения.

Claims (8)

1. Датчик с многофункциональной регулировкой, содержащий считывающее средство, выходом которого образован выход датчика, один из входов предназначен для восприятия переменного параметра процесса, а другой вход - для приема сигналов регулировки параметров преобразования переменного параметра процесса в выходной сигнал, и селекторное устройство, один из выходов которого соединен с упомянутым другим входом считывающего средства, другой выход - с входом запоминающего устройства, предназначенным для восприятия команды запоминания, первый вход - с выходом запоминающего устройства, второй вход связан с выходом регулировочного устройства, подключенным к входу данных запоминающего устройства, а третий вход селекторного устройства является входом ручного управления, отличающийся тем, что регулировочное устройство выполнено с возможностью осуществления в точном и грубом диапазонах соответственно точной регулировки вручную и грубой регулировки автоматически с некоторой скоростью, считывающее средство - с возможностью регулировки своего выходного канала по сигналам точной и грубой регулировки, а селекторное устройство выполнено устанавливающимся вручную в положение подачи на второй вход считывающего средства выходного сигнала регулировочного устройства или в положение подачи запомненного в запоминающем устройстве значения выходного сигнала регулировочного устройства, причем при установке селекторного устройства во второе упомянутое положение считывающее средство нечувствительно к сигналам точной регулировки.

2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что регулировочное устройство выполнено с возможностью автоматического увеличения или уменьшения во времени регулируемого сигнала селекторного устройства соответственно на первом или втором крайних участках диапазона грубой регулировки.

3. Датчик по п.1, отличающийся тем, что регулировочное устройство выполнено с возможностью поочередного автоматического увеличения или уменьшения во времени регулируемого сигнала селекторного устройства на соответствующих участках диапазона грубой регулировки.

4. Датчик по п.1, отличающийся тем, что считывающее средство выполнено с возможностью регулировки выходного сигнала в диапазоне точной регулировки сигнала в пределах части выходного диапазона, выбираемой с помощью грубой регулировки и включающей в себя установку нуля или нижнего значения, или верхнего значения выходного сигнала.

5. Датчик по п.1, отличающийся тем, что считывающее средство имеет первый и второй параметры регулировки, управляемые независимо друг от друга с помощью селекторного блока.

6. Датчик по п. 4 или 5, отличающийся тем, что он содержит блок установки, связанный с запоминающим устройством и выходом считывающего средства и выполненный с возможностью вычитания значения выходного сигнала из запомненного значения и установки сигнала, предназначенного для запоминания, равного выходного сигналу при превышении полученной разностью заранее выбранного предела.

7. Датчик по п. 4 или 5, отличающийся тем, что он включает в себя средства сравнения запомненного значения выходного сигнала регулировочного устройства с выходным сигналом считывающего средства, с возможностью при превышении разницы между ними заранее выбранного предела запоминания значения выходного сигнала считывающего средства для использования его в качестве запомненного значения выходного сигнала регулировочного устройства.

8. Датчик по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что он снабжен преобразователем переменного параметра процесса, подключенным к первому упомянутому входу считывающего средства.

Images