RU2431885C1

RU2431885C1 - Device power controller and method of adaptive provision of output voltage and output current, which together support substantially permanent output electric power

Info

Publication number: RU2431885C1
Application number: RU2010102781/07A
Authority: RU
Inventors: Уилльям М. МАНСФИЛД (US); Уилльям М. МАНСФИЛД
Original assignee: Майкро Моушн, Инк.
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2011-10-20
Also published as: RU2010102781A

Abstract

FIELD: electricity.

SUBSTANCE: controller (120) comprises inputs (121) to receive inlet power P_I, outputs (122) to ensure substantially permanent output power P_O for load L with variable impedance, and a communication line (126) to receive voltage V_L at load. The device power controller (120) is configured to determine input voltage V_I and inlet current I_I to detect existing resistance R_L of the load L and to set output voltage V_O and output current Io on the basis of input voltage V_I, input current II and existing resistance R_L. Output voltage V_O substantially does not depend on input voltage V_I. Output voltage V_O and output current I_O vary to maximize power at load P_L to maintain substantially permanent output electric power P_O.

EFFECT: reliability improvement.

31 cl, 7 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к регулятору мощности устройства и способу и, в частности, к регулятору мощности устройства и способу для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O.The present invention relates to a device power controller and method, and in particular, to a device power controller and method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Расходомеры используются для измерения массового расхода, плотности и других характеристик текучих веществ. Текучие вещества могут содержать жидкости, газы, смеси жидкостей и газов, твердые вещества, взвешенные в жидкостях, жидкости, включающие в себя газы и взвешенные твердые вещества, и т.д. Расходомер можно использовать для измерения расхода (т.е. для измерения массового расхода через расходомер) и можно дополнительно использовать для определения относительных пропорций компонентов потока.Flowmeters are used to measure mass flow, density and other characteristics of fluid substances. Fluids may contain liquids, gases, mixtures of liquids and gases, solids suspended in liquids, liquids including gases and suspended solids, etc. The flow meter can be used to measure flow (i.e., to measure the mass flow through the flow meter) and can additionally be used to determine the relative proportions of the flow components.

Во многих измерительных или промышленных автоматизированных установках шинный контур или инструментальная шина используется для подключения к различным типам устройств, например расходомерам. Шинный контур обычно используется для подачи электрической мощности на различные присоединенные приборы или устройства. Кроме того, шинный контур также часто используется для передачи данных на и от датчика или устройства. Поэтому шинный контур подключен к главному устройству, которое может обеспечивать регулируемое электрическое напряжение по шине и которое может обмениваться данными по шине. Главное устройство может подавать команды и/или программы, данные, калибровки и другие настройки и т.д. на различные подключенные устройства. Главное устройство также может принимать от подключенных устройств данные, в том числе данные идентификации, данные калибровки, данные измерения, рабочие данные и т.д.In many measuring or industrial automation installations, a bus loop or tool bus is used to connect to various types of devices, such as flow meters. A bus loop is typically used to supply electrical power to various connected instruments or devices. In addition, a bus loop is also often used to transfer data to and from a sensor or device. Therefore, the bus loop is connected to the host device, which can provide an adjustable voltage across the bus and which can exchange data on the bus. The host device can issue commands and / or programs, data, calibrations and other settings, etc. to various connected devices. The host device can also receive data from connected devices, including identification data, calibration data, measurement data, operating data, etc.

Главное устройство может дополнительно содержать источник питания, который подключен к источнику электрической мощности. Главное устройство обычно обеспечивает электрическую мощность по шинному контуру, который ограничен по току, ограничен по напряжению и ограничен по мощности.The host device may further comprise a power source that is connected to an electric power source. The host device typically provides electrical power over a bus loop that is current limited, voltage limited, and power limited.

В ходе нормальной работы вибрационного расходомера, например денсиметра или кориолисова расходомера, требования к потреблению тока и напряжению относительно стабильны. Однако при первоначальном включении расходомера частота и амплитуда колебаний проточных трубок расходомера постепенно увеличиваются. В силу конструкции и материала проточных трубок и в силу добавленной массы текучего вещества в проточных трубках проточные трубки не могут сразу же достичь заданной амплитуды колебаний. Следовательно, на фазе запуска требуется более сильный электрический ток, чем при нормальной работе. Поэтому потребление электрического тока при запуске выше, чем потребление тока в ходе нормальной работы.During normal operation of a vibratory flowmeter, such as a densimeter or Coriolis flowmeter, the requirements for current consumption and voltage are relatively stable. However, when the flowmeter is initially turned on, the frequency and amplitude of the flow tube oscillations gradually increase. Due to the design and material of the flow tubes, and due to the added mass of the flowing substance in the flow tubes, the flow tubes cannot immediately reach a predetermined oscillation amplitude. Therefore, a stronger electric current is required during the start-up phase than during normal operation. Therefore, the electric current consumption at startup is higher than the current consumption during normal operation.

Шинный контур может содержать, например, шинный контур, рассчитанный на 4-20 миллиампер (мА). Шина 4-20 мА отвечает стандарту двухпроводной инструментальной шины, которая обычно используется для подключения к одному устройству и которую дополнительно можно использовать для обеспечения обмена данными между устройством и главным устройством. Альтернативно, шинный контур может содержать другие шинные протоколы или стандарты.A bus loop may comprise, for example, a bus loop for 4-20 milliamps (mA). The 4-20 mA bus meets the standard of a two-wire instrument bus, which is usually used to connect to a single device and which can additionally be used to provide data exchange between the device and the main device. Alternatively, the bus loop may contain other bus protocols or standards.

Согласно требованиям способов защиты Intrinsic Safety (внутренней безопасности) электрическая мощность, доставляемая главным устройством/источником питания, строго ограничена в целях безопасности. Например, протокол шины 4-20 мА может ограничивать электрический ток величиной 20 мА и может дополнительно ограничивать напряжение величиной 16-32 вольта (В). Таким образом, электрическая мощность, доступная устройству на шине, ограничивается.According to the requirements of the Intrinsic Safety methods of protection (internal safety), the electric power delivered by the main unit / power supply is strictly limited for safety reasons. For example, a 4-20 mA bus protocol may limit an electric current to 20 mA and may further limit a voltage to 16-32 volts (V). Thus, the electric power available to the device on the bus is limited.

В некоторых условиях работы запуск проточных трубок может быть затруднен. Один результат ограничения по мощности во время запуска состоит в том, что значительно увеличивается время запуска проточных трубок ввиду отсутствия возможности обеспечения повышенного тока для повышения амплитуды колебания проточной трубки или проточных трубок.In some operating conditions, starting flow tubes may be difficult. One result of the power limit during startup is that the startup time of the flow tubes is significantly increased due to the inability to provide increased current to increase the oscillation amplitude of the flow tube or flow tubes.

Краткое изложение существа изобретенияSummary of the invention

Согласно изобретению предложен регулятор мощности устройства для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O. Регулятор мощности устройства содержит входы для приема входной мощности P_I, выходы для вывода, по существу, постоянной выходной мощности P_O на нагрузку L с изменяющимся импедансом и линию связи для приема напряжения V_L на нагрузке от нагрузки L. Регулятор мощности устройства сконфигурирован для определения входного напряжения V_I и входного тока I_I, определения действующего сопротивления R_L нагрузки L и задания выходного напряжения V_O и выходного тока I_O на основании входного напряжения V_I, входного тока I_I и действующего сопротивления R_L. Выходное напряжение V_O, по существу, не зависит от входного напряжения V_I. Выходное напряжение V_O и выходной ток I_O изменяются для максимизации мощности P_L нагрузки, передаваемой нагрузке L с изменяющимся импедансом при поддержании, по существу, постоянной выходной электрической мощности P_O.According to the invention, there is provided a power controller of a device for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O. The device power regulator contains inputs for receiving input power P _I , outputs for outputting a substantially constant output power P _O to load L with varying impedance and a communication line for receiving voltage V _L at load from load L. The device power regulator is configured to determine the input voltage V _I and the input current I _I , determine the effective resistance R _{L of the} load L and set the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I and the effective resistance R _L. The output voltage V _O is substantially independent of the input voltage V _I. The output voltage V _O and the output current I _{O are} varied to maximize the power P _{L of the} load transmitted to the load L with varying impedance while maintaining a substantially constant output electric power P _O.

Согласно изобретению предложен способ управления электрической мощностью для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O. Способ содержит этапы, на которых определяют входное напряжение V_I и входной ток и определяют действующее сопротивление R_L нагрузки L с изменяющимся импедансом. Способ дополнительно содержит этап, на котором задают выходное напряжение V_O и выходной ток I_O на основании входного напряжения V_I, входного тока I_I и действующего сопротивления R_L. Выходное напряжение V_O, по существу, не зависит от входного напряжения V_I. Выходное напряжение V_O и выходной ток I_Oизменяются для максимизации мощности на нагрузке P_L, передаваемой нагрузке L с изменяющимся импедансом при поддержании, по существу, постоянной выходной электрической мощности P_O.According to the invention, an electric power control method is provided for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O. The method comprises the steps of determining the input voltage V _I and the input current and determining the effective resistance R _{L of the} load L with a varying impedance. The method further comprises the step of setting the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L. The output voltage V _O is substantially independent of the input voltage V _I. The output voltage V _O and the output current I _{O are} varied to maximize the power at the load P _L transmitted to the load L with varying impedance while maintaining a substantially constant output electric power P _O.

Согласно изобретению предложен способ управления электрической мощностью для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O. Способ содержит этапы, на которых определяют входное напряжение V_I и входной ток и определяют действующее сопротивление R_L нагрузки L с изменяющимся импедансом. Способ дополнительно содержит этап, на котором определяют, находится ли действующее сопротивление R_L в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне. Способ дополнительно содержит этап, на котором задают выходное напряжение V_O и выходной ток I_O на основании входного напряжения V_I, входного тока I_I и действующего сопротивления R_L, если действующее сопротивление R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне. Выходное напряжение V_O, по существу, не зависит от входного напряжения V_I. Выходное напряжение V_O и выходной ток I_O изменяются для максимизации мощности на нагрузке P_L, передаваемой нагрузке L с изменяющимся импедансом при поддержании, по существу, постоянной выходной электрической мощности P_O.According to the invention, an electric power control method is provided for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O. The method comprises the steps of determining the input voltage V _I and the input current and determining the effective resistance R _{L of the} load L with a varying impedance. The method further comprises determining whether the effective resistance R _{L is} in a predetermined normal operating range. The method further comprises the step of setting the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L , if the current resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range. The output voltage V _O is substantially independent of the input voltage V _I. The output voltage V _O and the output current I _{O are} varied to maximize the power at the load P _L transmitted to the load L with varying impedance while maintaining a substantially constant output electric power P _O.

В одном аспекте регулятора мощности устройства входное напряжение V_Iсодержит, по существу, фиксированное входное напряжение V_I.In one aspect of a device power controller, the input voltage V _I comprises a substantially fixed input voltage V _I.

В другом аспекте регулятора мощности устройства действующее сопротивление R_Lсодержит R_L=C₁V_L.In another aspect of the device power regulator, the effective resistance R _L comprises R _L = C ₁ V _L.

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства выходное напряжение V_OсодержитAccording to another aspect of the device power regulator, the output voltage V _O comprises

.

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства входное напряжение V_I и входной ток I_I согласуются со стандартом шинного контура.According to another aspect of the device power regulator, the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the bus loop standard.

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства входное напряжение V_I и входной ток I_I согласуются со стандартом безопасности (IS).According to yet another aspect of a device power regulator, the input voltage V _I and input current I _I are consistent with a safety standard (IS).

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства нагрузка L содержит вибрационный расходомер и напряжение на нагрузке V_L связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок вибрационного расходомера.According to another aspect of the device power regulator, the load L comprises a vibratory flow meter and the voltage at the load V _L is related to the oscillation amplitude of one or more flow tubes of the vibratory flow meter.

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства нагрузка L содержит кориолисов расходомер и напряжение на нагрузке V_L связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок кориолисова расходомера.According to another aspect of the device power regulator, the load L comprises a Coriolis flowmeter and the voltage at the load V _L is related to the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the Coriolis flowmeter.

Согласно еще одному аспекту регулятора мощности устройства нагрузка L содержит вибрационный денситометр и напряжение на нагрузке V_L связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок вибрационного денситометра.According to another aspect of the device power regulator, the load L comprises a vibrating densitometer and the voltage across the load V _L is related to the amplitude of vibrations of one or more flow tubes of the vibrating densitometer.

Согласно еще одному аспекту регулятор мощности устройства дополнительно сконфигурирован для определения, находится ли действующее сопротивление R_L в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, и задания выходного напряжения V_O и выходного тока I_O на основании входного напряжения V_I, входного тока I_I и действующего сопротивления R_L, если действующее сопротивление R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне.According to yet another aspect, the device power controller is further configured to determine whether the effective resistance R _{L is} in a predetermined normal operating range, and to set the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L , if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range.

Согласно еще одному аспекту регулятор мощности устройства дополнительно содержит источник напряжения, сконфигурированный для задания выходного напряжения V_O, и источник тока, сконфигурированный для задания выходного тока I_O.According to another aspect, the device power regulator further comprises a voltage source configured to set the output voltage V _O and a current source configured to set the output current I _O.

Согласно еще одному аспекту регулятор мощности устройства дополнительно содержит преобразователь напряжения возбуждения, сконфигурированный для задания выходного напряжения V_O, источник тока возбуждения, сконфигурированный для обеспечения выходного тока I_O, и устройство управления, соединенное с преобразователем напряжения возбуждения, нагрузкой L и устройством управления током контура, причем устройство управления сконфигурировано для управления преобразователем напряжения возбуждения и источником тока возбуждения для генерации, по существу, постоянной выходной мощности P_O при задании выходного напряжения V_O и выходного тока I_O.According to yet another aspect, the device power controller further comprises an excitation voltage converter configured to set an output voltage V _O , an excitation current source configured to provide an output current I _O , and a control device connected to the excitation voltage converter, load L, and the loop current control device wherein the control device is configured to control the drive voltage converter and the drive current source for generating and, essentially, constant output power P _O when setting the output voltage V _O and the output current I _O.

Согласно одному аспекту способа входное напряжение V_I содержит, по существу, фиксированное входное напряжение V_I.According to one aspect of the method, the input voltage V _I comprises a substantially fixed input voltage V _I.

Согласно другому аспекту способа действующее сопротивление R_L содержит R_L=C₁V_L.According to another aspect of the method, the effective resistance R _L comprises R _L = C ₁ V _L.

Согласно еще одному аспекту способа выходное напряжение V_O содержитAccording to another aspect of the method, the output voltage V _O comprises

.

Согласно еще одному аспекту способа входное напряжение V_I и входной ток I_I согласуются со стандартом шинного контура.According to another aspect of the method, the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the bus loop standard.

Согласно еще одному аспекту способа входное напряжение V_I и входной ток I_I согласуются со стандартом внутренней безопасности (IS).According to another aspect of the method, the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the internal security standard (IS).

Согласно еще одному аспекту способа нагрузка L содержит вибрационный расходомер и напряжение V_L на нагрузке связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок вибрационного расходомера.According to another aspect of the method, the load L comprises a vibratory flow meter and the voltage V _L at the load is related to the oscillation amplitude of one or more flow tubes of the vibratory flow meter.

Согласно еще одному аспекту способа нагрузка L содержит кориолисов расходомер и напряжение V_L на нагрузке связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок кориолисова расходомера.According to another aspect of the method, the load L comprises a Coriolis flowmeter and the voltage V _L at the load is related to the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the Coriolis flowmeter.

Согласно еще одному аспекту способа нагрузка L содержит вибрационный денситометр и напряжение V_L на нагрузке связано с амплитудой колебаний одной или нескольких проточных трубок вибрационного денситометра.According to another aspect of the method, the load L comprises a vibrating densitometer and the voltage V _L at the load is related to the amplitude of vibrations of one or more flow tubes of the vibrating densitometer.

Согласно еще одному аспекту способа способ дополнительно содержит этапы, на которых определяют, находится ли действующее сопротивление RL в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, и задают выходное напряжение V_O и выходной ток I_O на основании входного напряжения V_I, входного тока I_I и действующего сопротивления R_L, если действующее сопротивление R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне.According to another aspect of the method, the method further comprises determining whether the effective resistance RL is in a predetermined normal operating range and setting the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L , if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

Фиг.1 изображает расходомер, содержащий сборку расходомера и электронный блок измерения;Figure 1 depicts a flow meter comprising an assembly of a flow meter and an electronic measurement unit;

Фиг.2 изображает шинную систему согласно изобретению;Figure 2 depicts a bus system according to the invention;

Фиг.3 изображает регулятор мощности устройства согласно варианту воплощения изобретения.Figure 3 depicts a power regulator of a device according to an embodiment of the invention.

Фиг.4 изображает диаграмму абсолютного значения напряжения катушки возбуждения V_emf, напряжения V_L на нагрузке (где V_L содержит V_emf плюс напряжение на сопротивлении R_L нагрузки/возбудителя) и выходной ток I_O;Figure 4 depicts a diagram of the absolute value of the voltage of the field coil V _emf , voltage V _L on the load (where V _L contains V _emf plus voltage on the resistance R _{L of the} load / exciter) and the output current I _O ;

Фиг.5 изображает логическую блок-схему этапов способа для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O, согласно изобретению;5 is a flowchart of the steps of a method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O that together support a substantially constant output electric power P _O according to the invention;

Фиг.6 изображает блок-схему последовательности этапов способа адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O, согласно изобретению;6 depicts a flowchart of a method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O that together support a substantially constant output electric power P _O according to the invention;

Фиг.7 изображает блок-схему мощности устройства согласно изобретению.7 depicts a block diagram of the power of the device according to the invention.

Подробное описание предпочтительных вариантовDetailed Description of Preferred Options

воплощения изобретенияembodiments of the invention

На Фиг.1-7 представлены конкретные примеры, демонстрирующие специалистам в данной области техники конструкцию и использование предпочтительных вариантов воплощения изобретения. Для представления принципов изобретения некоторые традиционные аспекты были упрощены или опущены. Специалисты в данной области техники могут предложить различные альтернативы этих примеров, которые отвечают объему изобретения. Специалистам в данной области техники очевидно, что описанные ниже признаки можно по-разному объединять для формирования различных вариантов изобретения. Таким образом, изобретение ограничивается не описанными ниже конкретными примерами, но только формулой изобретения и ее эквивалентами.Figure 1-7 presents specific examples that demonstrate to specialists in this field of technology the design and use of preferred embodiments of the invention. To present the principles of the invention, some traditional aspects have been simplified or omitted. Specialists in the art can offer various alternatives to these examples that fall within the scope of the invention. Those skilled in the art will appreciate that the features described below can be combined in different ways to form various embodiments of the invention. Thus, the invention is limited to the specific examples not described below, but only by the claims and their equivalents.

На Фиг.1 показан расходомер 5, содержащий сборку 10 расходомера и электронный блок 20 измерения. Электронный блок 20 измерения подключен к сборке 10 расходомера проводниками 100 и сконфигурирован для обеспечения измерений одного или нескольких из плотности, массового расхода, объемного расхода, суммарного массового расхода, температуры и другой информации по линии 26 связи. Специалистам в данной области техники очевидно, что настоящее изобретение можно использовать в кориолисовом расходомере любого типа независимо от количества возбудителей, тензодатчиков, проточных трубок или рабочего режима колебания. Кроме того, следует понимать, что расходомер 5 может альтернативно содержать вибрационный денситометр.1 shows a flow meter 5 comprising an assembly 10 of a flow meter and an electronic measurement unit 20. The measurement electronic unit 20 is connected to the flowmeter assembly 10 by conductors 100 and is configured to provide measurements of one or more of density, mass flow rate, volumetric flow rate, total mass flow rate, temperature, and other information via communication link 26. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be used in any type of Coriolis flowmeter regardless of the number of pathogens, strain gauges, flow tubes, or operating mode of oscillation. In addition, it should be understood that the flow meter 5 may alternatively comprise a vibrating densitometer.

Сборка 10 расходомера включает в себя пару фланцев 101 и 101', коллекторы и 102', возбудитель 104, тензодатчики 105-105' и проточные трубки 103A и 103B. Возбудитель 104 и тензодатчики 105 и 105' подключены к проточным трубкам 103A и 103B.The flowmeter assembly 10 includes a pair of flanges 101 and 101 ', manifolds and 102', a pathogen 104, strain gauges 105-105 ', and flow tubes 103A and 103B. Pathogen 104 and strain gauges 105 and 105 ′ are connected to flow tubes 103A and 103B.

Фланцы 101 и 101' присоединены к коллекторам 102 и 102'. Коллекторы 102 и 102' могут крепиться к противоположным концам распорки 106. Распорка 106 поддерживает разделение между коллекторами 102 и 102' во избежание нежелательных вибраций в проточных трубках 103A и 103B. Когда сборка 10 расходомера вставлена в трубопроводную систему (не показана), которая переносит текучее вещество, характеристики которого измеряются, текучее вещество поступает в сборку 10 расходомера через фланец 101, проходит через впускной коллектор 102, где полное количество текучего вещества направляется в проточные трубки 103A и 103B, протекает через проточные трубки 103A и 103B и достигает выпускного коллектора 102', где оно выходит из сборки 10 расходомера через фланец 101'.Flanges 101 and 101 'are connected to manifolds 102 and 102'. The manifolds 102 and 102 'may be attached to opposite ends of the spacer 106. The spacer 106 maintains separation between the manifolds 102 and 102' to prevent unwanted vibrations in the flow tubes 103A and 103B. When the flowmeter assembly 10 is inserted into a piping system (not shown) that carries a fluid whose characteristics are measured, the fluid enters the flowmeter assembly 10 through the flange 101, passes through the intake manifold 102, where the total amount of fluid is sent to the flow tubes 103A and 103B flows through the flow tubes 103A and 103B and reaches the exhaust manifold 102 'where it exits the flowmeter assembly 10 through the flange 101'.

Проточные трубки 103A и 103B выбирают и соответствующим образом устанавливают на впускной коллектор 102 и на выпускной коллектор 102' для обеспечения, по существу, одинаковых распределений массы, моментов инерции и модулей упругости относительно осей изгиба W--W и W'--W' соответственно. Проточные трубки 103A и 103B выходят наружу из коллекторов 102 и 102' и располагаются, по существу, параллельно.Flow tubes 103A and 103B are selected and suitably mounted on the intake manifold 102 and on the exhaust manifold 102 ′ to provide substantially the same mass distributions, moments of inertia and elastic moduli with respect to the bending axes W - W and W '- W', respectively . Flow tubes 103A and 103B extend outward from the manifolds 102 and 102 'and are arranged substantially in parallel.

Проточные трубки 103A и 103B приводятся в движение возбудителем 104 в противоположных направлениях относительно соответствующих осей изгиба W и W' в так называемом первом режиме изгиба расходомера 5. Возбудитель 104 может содержать одну из многих общеизвестных компоновок, например, в виде магнита, установленного на проточной трубке 103A, и противостоящей катушки, установленной на проточной трубке 103B. Переменный ток пропускается через противостоящую катушку, чтобы вызвать колебание трубок. Электронный блок 20 измерения подает надлежащий сигнал возбуждения на возбудитель 104 по проводнику 110.The flow tubes 103A and 103B are driven by the pathogen 104 in opposite directions relative to the respective bending axes W and W 'in the so-called first bending mode of the flowmeter 5. The pathogen 104 may contain one of many well-known arrangements, for example, in the form of a magnet mounted on the flow tube 103A, and an opposing coil mounted on the flow tube 103B. Alternating current is passed through the opposing coil to cause the tubes to oscillate. The measurement electronics 20 provides a suitable drive signal to the driver 104 through conductor 110.

Электронный блок 20 измерения принимает сигналы датчиков по проводникам 111 и 111' соответственно. Электронный блок 20 измерения создает на проводнике 110 сигнал возбуждения, который заставляет возбудитель 104 колебать проточные трубки 103A и 103B. Электронный блок 20 измерения обрабатывает левый и правый сигналы скорости от тензодатчиков 105 и 105' для вычисления массового расхода. Линия 26 связи обеспечивает средства ввода и вывода, которые позволяют электронному блоку 20 измерения взаимодействовать с оператором или другими электронными системами. На Фиг.1 показан лишь пример работы кориолисова расходомера, и настоящее изобретение не ограничивается этим режимом работы.The measurement electronics 20 receives sensor signals through conductors 111 and 111 ′, respectively. The measurement electronic unit 20 generates an excitation signal on the conductor 110, which causes the pathogen 104 to vibrate the flow tubes 103A and 103B. The measurement electronics 20 processes the left and right velocity signals from the load cells 105 and 105 'to calculate the mass flow rate. Communication line 26 provides input and output means that allow the electronic measurement unit 20 to interact with the operator or other electronic systems. Figure 1 shows only an example of the operation of a Coriolis flowmeter, and the present invention is not limited to this mode of operation.

На Фиг.2 показана шинная система 200 согласно варианту воплощения изобретения. Шинная система 200 включает в себя источник 110 питания контура, подключенный к шинному контуру 112. Окружение 100 расходомера может дополнительно включать в себя регулятор 120 мощности устройства, подключенный к шинному контуру 112. В некоторых вариантах воплощения регулятор 120 мощности устройства адаптивно обеспечивает выходное напряжение V_O и выходной ток I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O. Выходная мощность P_O может поступать на нагрузку L с изменяющимся импедансом, например вибрационный расходомер 5 или другое шинное устройство 5.2 shows a bus system 200 according to an embodiment of the invention. The bus system 200 includes a loop power source 110 connected to the bus loop 112. The environment of the flowmeter 100 may further include a device power controller 120 connected to the bus loop 112. In some embodiments, the device power controller 120 adaptively provides an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O. The output power P _O can be applied to the load L with a varying impedance, for example, a vibration meter 5 or another bus device 5.

Источник 110 питания контура может иметь фиксированное или ограниченное выходное напряжение и фиксированный или ограниченный выходной ток. В источнике питания IS выдаваемая электрическая мощность (в том числе выдаваемый электрический ток) ограничивается во избежание возгорания или взрыва при использовании в опасной среде. В некоторых вариантах воплощения источник 110 питания контура содержит (взрывобезопасный Intrinsically Safe (IS)) источник питания. Поэтому источник 110 питания контура может согласовываться с конкретным стандартом безопасности.The loop power source 110 may have a fixed or limited output voltage and a fixed or limited output current. In the IS power supply, the electric power output (including the electric current supplied) is limited to prevent fire or explosion when used in a hazardous environment. In some embodiments, the loop power source 110 comprises a (Intrinsically Safe (IS)) safe power source. Therefore, the loop power source 110 may be consistent with a specific safety standard.

Различные устройства, подключенные к шинному контуру 112, могут передавать данные на и иначе осуществлять связь с источником 110 питания контура. Когда источник 110 питания контура находится за IS перегородкой, источник 110 питания контура может, например, передавать данные и другую информацию на другие устройства, включая устройства мониторинга и/или записи, передатчик для связи с другими устройствами, дисплей оператора и т.д.Various devices connected to the bus loop 112 may transmit data to and otherwise communicate with the loop power source 110. When the loop power source 110 is located behind the IS partition, the loop power source 110 may, for example, transmit data and other information to other devices, including monitoring and / or recording devices, a transmitter for communicating with other devices, an operator display, etc.

Шинный контур 112 может принимать один или несколько шинных устройств 5 и может выдавать электрическую мощность на один или несколько шинных устройств 5. Шинный контур 112 может передавать информацию между источником 110 питания контура и одним или несколькими шинными устройствами 5. Шинный контур 112 может включать в себя шины для подключения многих устройств (например, основная полевая шина (Foundation Fieldbus)), а также контуры с одним устройством (например, шину 4-20 мА).The bus loop 112 may receive one or more bus devices 5 and may provide electrical power to one or more bus devices 5. The bus loop 112 may transmit information between the loop power source 110 and one or more bus devices 5. The bus loop 112 may include buses for connecting many devices (e.g., Foundation Fieldbus), as well as single device loops (e.g., 4-20 mA bus).

Регулятор 120 мощности устройства имеет входы 121 и выходы 122. Регулятор 120 мощности устройства принимает электрическую мощность на входах 121 от источника 110 питания контура через шинный контур 112. Регулятор 120 мощности устройства выдает электрическую мощность на один или несколько подключенных шинных устройств 5 на выходах 122, а также может передавать информацию между подключенным шинным устройством 5 и источником 110 питания контура. Регулятор 120 мощности устройства выдает, по существу, постоянную электрическую мощность на один или несколько подключенных шинных устройств 5.The device power regulator 120 has inputs 121 and outputs 122. The device power regulator 120 receives electric power at the inputs 121 from the circuit power source 110 through the bus loop 112. The device power regulator 120 provides electric power to one or more connected bus devices 5 at the outputs 122, and can also transmit information between the connected bus device 5 and the circuit power source 110. The device power controller 120 provides substantially constant electrical power to one or more connected bus devices 5.

В показанном варианте воплощения подключенное шинное устройство 5 содержит вибрационный расходомер, который подключен к регулятору 120 мощности устройства. Шинное устройство 5 может включать в себя сборку 10 расходомера и электронный блок 20 измерения, рассмотренные выше. Однако следует понимать, что к регулятору 120 мощности устройства можно подключать другие шинные устройства 5.In the shown embodiment, the connected bus device 5 comprises a vibratory flow meter that is connected to a device power controller 120. The bus device 5 may include a flowmeter assembly 10 and an electronic measurement unit 20 discussed above. However, it should be understood that other bus devices 5 can be connected to the device power controller 120.

Регулятор 120 мощности устройства включает в себя линию 126 связи. Регулятор 120 мощности устройства обменивается информацией с источником 110 питания контура по шинному контуру 112. Кроме того, линия 126 связи обеспечивает обмен информацией между шинным устройством 5 и регулятором 120 мощности устройства. Это позволяет регулятору 120 мощности устройства передавать информацию между источником 110 питания контура и шинным устройством 5. Кроме того, регулятор 120 мощности устройства может преобразовывать передаваемую информацию. Например, если электронный блок 20 измерения генерирует цифровые сигналы связи, регулятор 120 мощности устройства может преобразовывать цифровые сигналы измерения в аналоговые уровни тока, которые применимы к току I_L контура.The device power controller 120 includes a communication line 126. The device power regulator 120 communicates with the loop power source 110 on the bus loop 112. In addition, the communication line 126 provides information exchange between the bus device 5 and the device power regulator 120. This allows the device power controller 120 to transmit information between the loop power source 110 and the bus device 5. In addition, the device power controller 120 can convert the transmitted information. For example, if the electronic measurement unit 20 generates digital communication signals, the device power controller 120 can convert the digital measurement signals to analog current levels that are applicable to the loop current I _L.

Связь по шинному контуру 112 согласно некоторым протоколам позволяет изменять электрический ток I_L контура, текущий по шинному контуру 112. Согласно, по меньшей мере, одному протоколу инструментальной шины ток I_L контура изменяется от 4 миллиампер (мА) до 20 мА, когда шинное устройство 5 работает, и, таким образом, образует аналоговый сигнал измерения. Электронный блок 20 измерения будет управлять током I_L контура посредством сигналов, передаваемых на регулятор 120 мощности устройства и согласно измеренному массовому расходу текучего вещества через сборку 10 расходомера. В отсутствие потока через сборку 10 расходомера или когда шинное устройство 5 не находится в рабочем режиме, ток I_L контура может удерживаться на уровне менее 4 мА согласно соответствующему протоколу инструментальной шины.Communication over bus circuit 112, according to some protocols, allows you to change the electric current I _{L of the} circuit current through bus circuit 112. According to at least one protocol of the tool bus, the current I _{L of the} circuit changes from 4 milliamps (mA) to 20 mA when the bus device 5 operates, and thus forms an analog measurement signal. The measurement electronic unit 20 will control the current I _{L of the} circuit by means of signals transmitted to the device power controller 120 and according to the measured mass flow rate of the fluid through the flowmeter assembly 10. In the absence of flow through the flowmeter assembly 10 or when the bus device 5 is not in operating mode, the loop current I _L can be kept at less than 4 mA according to the corresponding instrument bus protocol.

Однако шинный протокол, согласующийся с IS, ограничивает общую мощность, которая может доставляться на шинное устройство 5, например расходомер 5. Шинное устройство 5 не может принимать больше мощности (P), чем доступно на шинном контуре 112. Электрическая мощность (P) определяется как напряжение (V), умноженное на ток (I), или:However, the bus protocol, consistent with IS, limits the total power that can be delivered to the bus device 5, such as a flow meter 5. The bus device 5 cannot receive more power (P) than is available on the bus circuit 112. The electrical power (P) is defined as voltage (V) times current (I), or:

P=V·IP = V (1)(one)

Вибрационные расходомеры, например кориолисовы расходомеры и вибрационные денситометры, колеблются благодаря подаче электрического тока на катушку возбуждения, установленную на одной трубке, которая создает магнитное поле, которое приводит в движение магнит на противоположной трубке. Сила (F) между катушкой и магнитом пропорциональна напряженности магнитного поля магнита (B), току (i) в катушке и длине (L) катушки, что выражается уравнением:Vibration flow meters, such as Coriolis flow meters and vibration densitometers, oscillate by applying an electric current to an excitation coil mounted on one tube, which creates a magnetic field that drives a magnet on the opposite tube. The force (F) between the coil and the magnet is proportional to the magnetic field of the magnet (B), the current (i) in the coil and the length (L) of the coil, which is expressed by the equation:

F=BiLF = BiL (2)(2)

При увеличении амплитуды трубки в катушке наводится напряжение (т.е. ЭДС). Напряжение пропорционально амплитуде колебаний проточной трубки. Для поддержания определенной амплитуды возбуждения напряжение возбуждения должно быть, по меньшей мере, также велико, как напряжение ЭДС катушки, связанное с этой амплитудой. Однако на практике напряжение возбуждения должно быть больше ЭДС катушки для преодоления падения напряжения на последовательном сопротивлении катушки.As the tube amplitude increases, a voltage (i.e., emf) is induced in the coil. The voltage is proportional to the amplitude of the oscillations of the flow tube. To maintain a specific excitation amplitude, the excitation voltage must be at least as high as the voltage of the coil EMF associated with this amplitude. However, in practice, the excitation voltage should be greater than the EMF of the coil to overcome the voltage drop across the series resistance of the coil.

Средняя мощность, потребляемая сборкой 10 расходомера, вычисляется как произведение тока возбуждения катушки и ЭДС возбуждения катушки. Кориолисовы расходомеры обычно сконструированы так, чтобы катушка возбуждения обеспечивала напряжение ЭДС в дипазоне от 2 В до 5 В и потребляла ток возбуждения от 1 до 10 мА на заданной амплитуде колебаний. Напротив, типичный передатчик для расходомера предназначен для обеспечения напряжения 10 В и тока 100 мА на возбудителе 104. Избыточное напряжение возбуждения позволяет максимальному напряжению ЭДС датчика плюс превышение согласовываться с последовательным сопротивлением. Избыточный ток возбуждения обеспечивает систему дополнительной энергией, когда неблагоприятные условия технологического потока потребляют дополнительную мощность возбуждения, например при появлении вовлеченного воздуха. Избыточный ток возбуждения также служит для преодоления инерции сборки 10 расходомера при запуске, что позволяет сравнительно быстро достигать заданной амплитуды, возможно, за одну-две секунды.The average power consumed by the flowmeter assembly 10 is calculated as the product of the coil drive current and the coil drive EMF. Coriolis flowmeters are usually designed so that the excitation coil provides an EMF voltage in the range of 2 V to 5 V and consumes an excitation current of 1 to 10 mA at a given oscillation amplitude. In contrast, a typical transmitter for a flowmeter is designed to provide a voltage of 10 V and a current of 100 mA to the exciter 104. Excessive field voltage allows the maximum voltage of the sensor's EMF plus excess to be consistent with series resistance. Excessive excitation current provides the system with additional energy, when adverse conditions of the process flow consume additional excitation power, for example, with the appearance of entrained air. Excessive excitation current also serves to overcome the inertia of the flowmeter assembly 10 at startup, which makes it possible to achieve a given amplitude relatively quickly, possibly in one to two seconds.

Ограничение по напряжению и току, доступному для IS шины, представляет ряд проблем для вибрационного расходомера. Ограничения по мощности, присущие шинному устройству, получающему питание из контура, обуславливают максимальный ток возбуждения, что снижает способность поддерживать заданную амплитуду колебаний в неблагоприятных условиях потока.The limitation of voltage and current available for the IS bus presents a number of problems for the vibratory flowmeter. The power limitations inherent in the bus device receiving power from the circuit determine the maximum excitation current, which reduces the ability to maintain a given oscillation amplitude in adverse flow conditions.

Таким образом, в неблагоприятных условиях потока удовлетворительное поддержание колебаний проточных трубок может оказаться невозможным. Например, когда в текучем веществе присутствует вовлеченный воздух, собственная частота колебаний проточных трубок повышается. Вовлеченный воздух может содержать, например, пузырьки, расслоенное течение или пробковое течение. В режиме пробкового течения частота колебаний может быстро меняться.Thus, in adverse flow conditions, satisfactory maintenance of flow tube oscillations may not be possible. For example, when entrained air is present in the fluid, the natural vibration frequency of the flow tubes increases. The entrained air may contain, for example, bubbles, a stratified flow or cork flow. In cork flow mode, the oscillation frequency can change rapidly.

Другая значительная проблема для IS шины состоит в подаче электрической мощности на сборку 10 расходомера в ходе запуска. Колебание сборки 10 расходомера от состояния покоя до, по существу, резонансной частоты требует времени и электрического тока для завершения. Время запуска для колебания проточной трубки или трубок увеличивается по мере снижения допустимой токовой нагрузки. Ограничение по току возбуждения неизбежно удлиняет время, необходимое для достижения заданной амплитуды при запуске, которое в стандартной конфигурации может достигать четырех минут, в зависимости от размера проточной трубки и других факторов. Поэтому время запуска для сборки расходомера может значительно увеличиваться в связи с ограничением электрического тока вследствие соображений IS. Значительное увеличение времени запуска расходомера нежелательно или даже неприемлемо для большинства пользователей расходомера.Another significant problem for the IS bus is the supply of electrical power to the flowmeter assembly 10 during startup. The oscillation of the flowmeter assembly 10 from a standstill to a substantially resonant frequency requires time and electric current to complete. The start-up time for oscillations of the flow tube or tubes increases as the permissible current load decreases. The limitation on the excitation current inevitably lengthens the time required to achieve a given amplitude at startup, which in the standard configuration can reach four minutes, depending on the size of the flow tube and other factors. Therefore, the start-up time for assembling the flowmeter can increase significantly due to the limitation of electric current due to IS considerations. A significant increase in the start-up time of the flowmeter is undesirable or even unacceptable to most users of the flowmeter.

В ходе запуска расходомера выходное напряжение V_O можно поддерживать чуть выше уровня напряжения отклика от нагрузки (т.е. шинного устройства 5). Соответственно, выходной ток I_O может достигать максимума в начале запуска расходомера, поскольку более низкое выходное напряжение V_O позволяет регулятору 120 мощности устройства генерировать более сильный выходной ток I_O. По мере увеличения амплитуды колебаний сборки 10 расходомера выходное напряжение V_O может увеличиваться и выходной ток I_O может уменьшаться.During the start-up of the flowmeter, the output voltage V _O can be maintained just above the level of the load response voltage (i.e., bus device 5). Accordingly, the output current I _O can reach a maximum at the start of the flowmeter start-up, since a lower output voltage V _O allows the device power controller 120 to generate a stronger output current I _O. As the amplitude of oscillations of the assembly 10 of the flowmeter increases, the output voltage V _O may increase and the output current I _O may decrease.

В предшествующем уровне техники эти недостатки приводили к тому, что мощность, подаваемая на возбудитель, оказывалась значительно меньше доступной мощности. Типичный подход предшествующего уровня техники состоит просто в ограничении выходного тока I_O, поступающего на шинное устройство 5, при отсутствии ограничения выходного напряжения V_O. Однако выходное напряжение V_O может быть значительно выше необходимого, в особенности когда сборка 10 расходомера имеет амплитуду колебаний ниже заданной. Следовательно, подаваемая мощность значительно меньше доступной мощности, особенно в периоды, когда требуется большой ток.In the prior art, these shortcomings led to the fact that the power supplied to the pathogen was much less than the available power. A typical prior art approach is simply to limit the output current I _O supplied to the bus device 5, in the absence of a limitation of the output voltage V _O. However, the output voltage V _O can be significantly higher than necessary, especially when the assembly 10 of the flow meter has an amplitude of vibration below a predetermined value. Therefore, the supplied power is much less than the available power, especially during periods when a large current is required.

Регулятор 120 мощности устройства согласно изобретению обеспечивает, по существу, постоянную выходную мощность P_O на подключенное шинное устройство 5. Регулятор 120 мощности устройства изменяет подаваемое напряжение и подаваемый ток. В некоторых вариантах воплощения регулятор 120 мощности устройства увеличивает выходной ток I_O путем снижения выходного напряжения V_O. Таким образом, регулятор 120 мощности устройства оптимизирует электрическую выходную мощность P_O, подаваемую на подключенное шинное устройство 5. Регулятор 120 мощности устройства может поддерживать выходное напряжение V_O чуть выше, например, амплитуды колебательного отклика. Более низкое выходное напряжение V_O позволяет регулятору 120 мощности устройства обеспечивать более высокий выходной ток I_O. Следовательно, при поддержании, по существу, постоянной выходной электрической мощности P_O регулятор 120 мощности устройства может сокращать время запуска расходомера и может увеличивать способность расходомера адаптироваться к изменяющимся условиям потока, в том числе к условиям многофазного потока.The power regulator 120 of the device according to the invention provides a substantially constant output power P _O to the connected bus device 5. The device power regulator 120 changes the supplied voltage and the supplied current. In some embodiments, the device power controller 120 increases the output current I _O by reducing the output voltage V _O. Thus, the device power controller 120 optimizes the electrical output power P _O supplied to the connected bus device 5. The device power controller 120 can maintain the output voltage V _O slightly higher, for example, the amplitude of the vibrational response. A lower output voltage V _O allows the device power controller 120 to provide a higher output current I _O. Therefore, while maintaining a substantially constant output electric power P _O , the device power controller 120 can shorten the start-up time of the flowmeter and can increase the ability of the flowmeter to adapt to changing flow conditions, including multiphase flow conditions.

В некоторых вариантах воплощения выходное напряжение V_O и выходной ток I_O могут изменяться между фиксированными, дискретными уровнями. Альтернативно, выходное напряжение V_O и выходной ток I_O могут изменяться непрерывно.In some embodiments, the output voltage V _O and the output current I _O may vary between fixed, discrete levels. Alternatively, the output voltage V _O and the output current I _O may vary continuously.

Регулятор 120 мощности устройства изображен в виде отдельного компонента. Однако следует понимать, что регулятор 120 мощности устройства может альтернативно содержать компонент или часть подключенного шинного устройства 5, например интегральную часть электронного блока 20 измерения.The device power regulator 120 is depicted as a separate component. However, it should be understood that the device power controller 120 may alternatively comprise a component or part of a connected bus device 5, for example, an integral part of an electronic measurement unit 20.

На Фиг.3 показан регулятор 120 мощности устройства согласно варианту воплощения изобретения. В некоторых вариантах воплощения регулятор 120 мощности устройства адаптивно обеспечивает выходное напряжение V_O и выходной ток I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O. Выходная мощность P_O может поступать на нагрузку L с изменяющимся импедансом, например вибрационный расходомер 5 или другое шинное устройство 5.FIG. 3 shows a power controller 120 of a device according to an embodiment of the invention. In some embodiments, the device power controller 120 adaptively provides an output voltage V _O and an output current I _O that collectively maintain a substantially constant output electric power P _O. The output power P _O can be applied to the load L with a varying impedance, for example, a vibration meter 5 or another bus device 5.

В показанном варианте воплощения регулятор 120 мощности устройства содержит регулятор 310 напряжения и регулятор 320 тока. Регулятор 310 напряжения может изменять выходное напряжение V_O. Регулятор 320 тока может изменять выходной ток I_O. Линия 126 связи (не показана) может быть соединена с регулятором напряжения 310 и/или регулятором тока 320. Линия 126 связи может передавать информацию об уровне напряжения отклика на регулятор 310 напряжения и регулятор 320 тока. Кроме того, линия 126 связи может передавать другую информацию на регулятор 310 напряжения и регулятор 320 тока.In the shown embodiment, the device power controller 120 includes a voltage controller 310 and a current controller 320. Voltage regulator 310 may vary the output voltage V _O. Current controller 320 may vary the output current I _O. A communication line 126 (not shown) can be connected to a voltage regulator 310 and / or a current regulator 320. The communication line 126 can transmit information about the response voltage level to the voltage regulator 310 and the current regulator 320. In addition, communication line 126 may transmit other information to voltage regulator 310 and current regulator 320.

Регулятор 310 напряжения и регулятор 320 тока подключены к линии 126 связи. Следовательно, регулятор 310 напряжения и регулятор 320 тока могут, по необходимости, изменять выходное напряжение V_O и выходной ток I_O. Альтернативно, регулятор 120 мощности устройства согласно этому варианту воплощения может включать в себя устройство обработки или управления (не показано), которое управляет регулятором 310 напряжения и регулятором 320 тока для изменения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O.Voltage regulator 310 and current regulator 320 are connected to communication line 126. Therefore, the voltage regulator 310 and the current regulator 320 can, if necessary, change the output voltage V _O and the output current I _O. Alternatively, the power regulator 120 of the device according to this embodiment may include a processing or control device (not shown) that controls the voltage regulator 310 and the current regulator 320 to change the output voltage V _O and the output current I _O.

Регулятор 310 напряжения может выдавать, при необходимости, изменяющееся выходное напряжение V_O. Выходное напряжение V_O может быть меньше или больше входного напряжения V_I. Следовательно, в некоторых вариантах воплощения регулятор 310 напряжения содержит преобразователь постоянного тока, который может повышать выходное напряжение V_O до величины, превышающей входное напряжение V_I. Преобразователь постоянного тока также можно именовать генератором подкачки напряжения или заряда, вольтодобавочным преобразователем и т.д.Voltage regulator 310 can provide, if necessary, a varying output voltage V _O. The output voltage V _O may be less than or greater than the input voltage V _I. Therefore, in some embodiments, the voltage regulator 310 comprises a DC / DC converter that can increase the output voltage V _O to a value exceeding the input voltage V _I. A DC / DC converter can also be called a voltage or charge pump generator, boost boost converter, etc.

Регулятор 320 тока, при необходимости, может регулировать и выводить изменяющийся выходной ток I_O. Регулятор 320 тока в некоторых вариантах воплощения может содержать переменное сопротивление R_V. Регулятор 320 тока будет генерировать падение напряжения V_current. Нагрузка L может содержать устройство переменного импеданса любого типа. Например, нагрузка L может содержать расходомер 5, в том числе вибрационный расходомер 5. Например, нагрузка L может содержать кориолисов расходомер 5 или вибрационный денситометр 5. Нагрузка L будет генерировать напряжение V_L на нагрузке. Выходное напряжение V_O содержит напряжение V_current управления током плюс напряжение V_L на нагрузке. Аналогично выходная мощность P_O содержит мощность P_L нагрузки плюс мощность регулировки тока P_CC.The current controller 320, if necessary, can regulate and output a varying output current I _O. The current regulator 320 in some embodiments may comprise a variable resistance R _V. Current controller 320 will generate a voltage drop V _current . The load L may comprise any type of variable impedance device. For example, the load L may comprise a flowmeter 5, including a vibratory flowmeter 5. For example, the load L may comprise a Coriolis flowmeter 5 or a vibration densitometer 5. The load L will generate a voltage V _L on the load. The output voltage V _O contains the _current control voltage V _current plus the voltage V _L at the load. Similarly, the output power P _O contains the load power P _L plus the current control power P _CC .

На Фиг.4 показана диаграмма абсолютного значения напряжения катушки возбуждения V_emf, напряжения V_L на нагрузке (где V_L содержит V_emf плюс напряжение, падающее на сопротивлении R_L нагрузки/возбудителя) и выходного тока I_O. Напряжение V_L на нагрузке можно получать как напряжение V_PO на датчике, когда нагрузка L содержит вибрационный расходомер 5. График показывает изменяющийся характер вибрационного расходомера, являющегося нагрузкой, в ходе запуска колебаний сборки 10 расходомера.Figure 4 shows a diagram of the absolute value of the excitation coil voltage V _emf , voltage V _L at the load (where V _L contains V _emf plus the voltage incident on the load / exciter resistance R _L ) and the output current I _O. The voltage V _L at the load can be obtained as the voltage V _PO at the sensor when the load L contains the vibratory flow meter 5. The graph shows the changing nature of the vibratory flow meter, which is the load, during the start of vibrations of the assembly 10 of the flow meter.

Импеданс нагрузки L, когда нагрузка L содержит вибрационный расходомер 5, имеет минимальное значение в момент запуска расходомера 5 (т.е. когда сборка 10 расходомера не вибрирует или вибрирует с относительно небольшой амплитудой). Напротив, когда сборка расходомера 10 приближается к нужной амплитуде колебаний или достигает ее, импеданс увеличивается и, следовательно, ток, необходимый для поддержания вибрации, снижается. Поэтому более высокие уровни электрического тока необходимы при запуске расходомера 5 или при возникновении неблагоприятных условий потока. Например, в случаях высоких уровней вовлеченного воздуха или пробкового течения колебания сборки 10 расходомера испытывают сильное затухание и амплитуда колебаний может заметно снижаться. В результате в ходе нормальной работы могут возникать периоды времени, когда необходимый ток значительно увеличивается и, соответственно, может потребоваться увеличение выходного тока для восстановления или поддержания надлежащих уровней вибрации.The load impedance L, when the load L contains a vibratory flowmeter 5, has a minimum value at the time of starting the flowmeter 5 (i.e., when the assembly 10 of the flowmeter does not vibrate or vibrates with a relatively small amplitude). On the contrary, when the assembly of the flow meter 10 approaches or reaches the desired oscillation amplitude, the impedance increases and, therefore, the current required to maintain vibration decreases. Therefore, higher levels of electric current are necessary when starting flowmeter 5 or when adverse flow conditions occur. For example, in cases of high levels of entrained air or cork flow, the vibrations of the assembly 10 of the flowmeter experience a strong damping and the amplitude of the vibrations can noticeably decrease. As a result, during normal operation, time periods can occur when the required current increases significantly and, accordingly, an increase in the output current may be required to restore or maintain proper levels of vibration.

Напротив, напряжение, необходимое для запуска вибрации или восстановления надлежащих уровней вибрации в сборке 10 расходомера, сравнительно низко. Необходимое выходное напряжение возрастает, когда сборка 10 расходомера приближается к заданной амплитуде колебаний и когда катушка возбуждения требует более высоких уровней напряжения для изменения направления при поддержании частоты возбуждения.In contrast, the voltage required to initiate vibration or restore proper vibration levels in the flowmeter assembly 10 is relatively low. The required output voltage increases when the flowmeter assembly 10 approaches a predetermined oscillation amplitude and when the drive coil requires higher voltage levels to change direction while maintaining the drive frequency.

На Фиг.5 показана логическая блок-схема 500 этапов способа адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O согласно варианту воплощения изобретения. На этапе 501 определяются входное напряжение V_I и входной ток I_I. Входное напряжение V_I и входной ток I_I можно получать, например, из шинного контура 112. Входное напряжение V_I и входной ток I_I содержат доступную входную мощность P_I.FIG. 5 is a flow chart 500 of a method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O that together support a substantially constant output electric power P _O according to an embodiment of the invention. At step 501, the input voltage V _I and the input current I _{I are} determined. The input voltage V _I and the input current I _I can be obtained, for example, from the bus loop 112. The input voltage V _I and the input current I _I contain the available input power P _I.

В некоторых вариантах воплощения шинный контур 112 содержит шинный контур, отвечающий стандарту безопасности (IS). Следовательно, входная мощность P_I, доступная от шинного контура 112, обычно является ограниченной, и выходной ток I_O невозможно увеличивать до нужной величины по мере необходимости, по меньшей мере, не снижая выходное напряжение V_O.In some embodiments, bus circuit 112 comprises a bus circuit complying with a safety standard (IS). Therefore, the input power P _I available from the bus loop 112 is usually limited, and the output current I _O cannot be increased to the desired value as necessary, at least without reducing the output voltage V _O.

На этапе 502 определяется действующее сопротивление R_L нагрузки L с изменяющимся импедансом. Множитель C₁ содержит коэффициент преобразования, и напряжение V_L на нагрузке в некоторых вариантах воплощения содержит напряжение на датчике тензодатчика вибрационного расходомера. В некоторых вариантах воплощения действующее сопротивление R_L составляет:At 502, the effective resistance R _{L of the} load L with varying impedance is determined. The factor C ₁ contains a conversion coefficient, and the voltage V _L at the load in some embodiments comprises a voltage at the strain gauge sensor of the vibratory flow meter. In some embodiments, the effective resistance R _L is:

R_L=C₁V_L R _L = C ₁ V _L (3)(3)

Действующее сопротивление R_L может изменяться с течением времени. Как рассмотрено выше, когда нагрузка L содержит, например, вибрационный расходомер, импеданс может изменяться в соответствии с вибрацией сборки расходомера. Вибрация может изменяться в ходе запуска и также может изменяться в неблагоприятных или аномальных условиях потока, например потока газа в жидкости (в том числе в виде пузырьков, расслоенного течения, пробкового течения, и т.д.) или других многофазных потоков, в случае изменений плотности текучего вещества и т.д. Таким образом, определяемое действующее сопротивление R_L может содержать, по существу, мгновенный импеданс или может содержать, по меньшей мере, частично усредненный импеданс.The effective resistance R _L may change over time. As discussed above, when the load L contains, for example, a vibratory flowmeter, the impedance may vary in accordance with the vibration of the flowmeter assembly. Vibration can change during startup and can also change under adverse or abnormal flow conditions, such as gas flow in a liquid (including bubbles, stratified flow, cork flow, etc.) or other multiphase flows, in case of changes fluid density, etc. Thus, the detected effective resistance R _L may contain a substantially instantaneous impedance or may contain at least a partially averaged impedance.

На этапе 503 задают выходное напряжение V_O и выходной ток I_O. Предполагая стопроцентный КПД, т.е. отсутствие потерь в регуляторе 120 мощности устройства, получаем, что выходная мощность P_O равна входной мощности P_I, где мощность P=V·I. В результате выходное напряжение V_O можно определить согласно формуле:At step 503, the output voltage V _O and the output current I _{O are set} . Assuming one hundred percent efficiency, i.e. the absence of losses in the device power controller 120, we obtain that the output power P _O is equal to the input power P _I , where the power P = V · I. As a result, the output voltage V _O can be determined according to the formula:

(four)

Следует понимать, что выходная мощность P_O на самом деле не равна входной мощности P_I, поскольку регулятор мощности устройства потребляет некоторую электрическую мощность.It should be understood that the output power P _O is not really equal to the input power P _I , since the device power regulator consumes some electrical power.

В некоторых вариантах воплощения выходное напряжение V_O определяется как:In some embodiments, the output voltage V _O is defined as:

(5)

Здесь множитель C₂ содержит коэффициент потери мощности в неидеальных условиях или КПД (т.е. V_O<V_I). Уравнения 4 и 5 позволяют задать выходное напряжение V_O согласно рабочим условиям нагрузки L. Уравнения 4 и 5 дополнительно позволяют поддерживать выходную мощность на, по существу, постоянном уровне, даже когда действующее сопротивление R_L изменяется с течением времени. Следовательно, выходное напряжение V_O можно снижать, одновременно увеличивая выходной ток I_O, и наоборот. Например, если действующее сопротивление R_L падает в ходе работы вибрационного расходомера, то выходное напряжение V_O можно соответственно снижать, чтобы увеличивать выходной ток I_O. Напротив, если действующее сопротивление R_L увеличивается, то выходной ток I_O можно соответственно снижать, чтобы увеличивать выходное напряжение V_O.Here, the factor C ₂ contains the power loss coefficient under imperfect conditions or efficiency (i.e., V _O <V _I ). Equations 4 and 5 allow you to set the output voltage V _O according to the operating conditions of the load L. Equations 4 and 5 additionally allow you to maintain the output power at a substantially constant level, even when the effective resistance R _L changes over time. Therefore, the output voltage V _O can be reduced while increasing the output current I _O , and vice versa. For example, if the effective resistance R _L drops during the operation of the vibratory flowmeter, then the output voltage V _O can be reduced accordingly to increase the output current I _O. On the contrary, if the effective resistance R _L increases, then the output current I _O can be correspondingly reduced in order to increase the output voltage V _O.

Затем способ возвращается к этапу 501 и итерационно управляет выходным напряжением V_O и выходным током I_O.The method then returns to step 501 and iteratively controls the output voltage V _O and the output current I _O.

На Фиг.6 показана блок-схема 600 этапов способа для адаптивного обеспечения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O, которые совместно поддерживают, по существу, постоянную выходную электрическую мощность P_O согласно варианту воплощения изобретения. На этапе 601 определяются входное напряжение V_I и входной ток I_I, как рассмотрено выше.FIG. 6 shows a flow diagram of 600 steps of a method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O that together support a substantially constant output electric power P _O according to an embodiment of the invention. At step 601, the input voltage V _I and the input current I _{I are} determined, as discussed above.

На этапе 602 определяется действующее сопротивление R_L, как рассмотрено выше.At 602, the effective resistance R _L is determined as discussed above.

На этапе 603, если действующее сопротивление R_L находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, то способ возвращается к началу, в противном случае способ переходит к этапу 604. Заранее определенный нормальный рабочий диапазон соответствует оптимальной или ожидаемой вибрации сборки 10 расходомера и оптимальной или ожидаемой амплитуде колебаний. Заранее определенный нормальный рабочий диапазон может изменяться согласно модели расходомера и согласно текучему веществу. Если действующее сопротивление R_L находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, то можно считать, что нагрузка L работает удовлетворительно, и никаких дополнительных действий не требуется в этой итерации цикла управления. В противном случае если действующее сопротивление R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, то выходное напряжение V_O нужно установить (т.е. изменить). Сравнение обычно не удается в ходе запуска или в случае какой-либо аномалии потока, например при наличии вовлеченного газа в текучем веществе.In step 603, if the effective resistance R _L is in a predetermined normal operating range, the method returns to the beginning, otherwise the method proceeds to step 604. The predetermined normal operating range corresponds to the optimal or expected vibration of the flowmeter assembly 10 and the optimal or expected amplitude fluctuations. The predetermined normal operating range may vary according to the flowmeter model and according to the fluid. If the effective resistance R _L is in a predetermined normal operating range, then we can assume that the load L is working satisfactorily, and no additional actions are required in this iteration of the control cycle. Otherwise, if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range, then the output voltage V _O must be set (i.e., changed). Comparison usually fails during start-up or in the event of any flow anomaly, for example in the presence of entrained gas in the fluid.

На этапе 604 устанавливаются выходное напряжение V_O и выходной ток I_O, если действующее сопротивление R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне, как рассмотрено выше.At step 604, the output voltage V _O and the output current I _O are set if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range, as discussed above.

На Фиг.7 показан регулятор 120 мощности устройства согласно варианту воплощения изобретения. В этом варианте воплощения регулятор 120 мощности устройства включает в себя устройство 710 управления током контура, преобразователь 715 напряжения возбуждения, регулятор 720 и устройство 725 управления током возбуждения. Устройство 710 управления током контура может содержать необязательный компонент (обозначенный пунктирной линией), и он может быть включен в варианты воплощения, где входной ток I_I модулируется для передачи данных через входы 121. Преобразователь 715 напряжения возбуждения соединен с регулятором 720 по линии 755 и соединен с устройством 710 управления током контура по линии 751. Устройство 710 управления током контура соединено с регулятором 720 по линии 757, соединено с устройством 725 управления током возбуждения по линии 754 и соединено с преобразователем 715 напряжения возбуждения по линии 751. Устройство 725 управления током возбуждения соединено с регулятором 720 по линии 756. Линии 751 и 754 дополнительно содержат входы 121.7 shows a power controller 120 of a device according to an embodiment of the invention. In this embodiment, the device power controller 120 includes a loop current control device 710, a drive voltage converter 715, a controller 720, and a drive current control device 725. The loop current control device 710 may include an optional component (indicated by a dashed line), and it can be included in embodiments where the input current I _{I is} modulated to transmit data through inputs 121. The drive voltage converter 715 is connected to a controller 720 via line 755 and connected with a loop current control device 710 via line 751. A loop current control device 710 is connected to a controller 720 via line 757, connected to a drive current control device 725 via line 754, and connected to a converter field 715 excitation voltage on the line 751. The device 725 control the excitation current is connected to the controller 720 on the line 756. The lines 751 and 754 additionally contain inputs 121.

Регулятор 120 мощности устройства в этом варианте воплощения подключен к датчику 730 расходомера. Датчик 730 расходомера может включать в себя сборку расходомера 10. Кроме того, датчик 730 расходомера может включать в себя электронный блок 20 измерения. Датчик 730 расходомера соединен с преобразователем 715 напряжения возбуждения по линии 752, соединен с устройством 725 управления током возбуждения по линии 753 и соединен с регулятором 720 по линии связи 126. Линии 752 и 753 дополнительно содержат выходы 122. Датчик 730 расходомера принимает электрическую мощность по линиям 752 и 753. Один или несколько сигналов измерения (возможно, другие характеристики датчиков) поступают на регулятор 720 по линии 126 связи. Например, массовый расход и/или плотность может поступать на регулятор 720 по линии 126 связи.The device power regulator 120 in this embodiment is connected to a flowmeter sensor 730. The flowmeter sensor 730 may include an assembly of the flowmeter 10. In addition, the flowmeter sensor 730 may include an electronic measurement unit 20. A flowmeter sensor 730 is connected to a field voltage converter 715 via line 752, connected to a field current control device 725 via line 753, and connected to a controller 720 via a communication line 126. Lines 752 and 753 further comprise outputs 122. The flowmeter sensor 730 receives electric power via lines 752 and 753. One or more measurement signals (possibly other sensor characteristics) are supplied to controller 720 via communication line 126. For example, mass flow rate and / or density may be supplied to controller 720 via communication link 126.

Преобразователь 715 напряжения возбуждения может принимать входное напряжение V_I и может генерировать выходное напряжение V_O, которое не зависит от входного напряжения V_I. Выходное напряжение V_O может быть меньше, равно или больше входного напряжения V_I. Преобразователь 715 напряжения возбуждения может создавать выходное напряжение V_O, которое больше входного напряжения V_I, выдаваемого шинным контуром 112 или другим источником питания. Преобразователь 715 напряжения возбуждения может содержать, например, преобразователь постоянного тока. Преобразователь 715 напряжения возбуждения может преобразовывать входное напряжение V_I постоянного тока в напряжение переменного тока, может повышать напряжение переменного тока и также может преобразовывать напряжение переменного тока обратно в напряжение постоянного тока. Таким образом, выходное напряжение V_O можно генерировать так, чтобы оно было больше входного напряжения V_I.The drive voltage converter 715 can receive an input voltage V _I and can generate an output voltage V _O that is independent of the input voltage V _I. The output voltage V _O may be less than, equal to, or greater than the input voltage V _I. The drive voltage converter 715 may produce an output voltage V _O that is greater than the input voltage V _I provided by the bus loop 112 or other power source. The drive voltage converter 715 may comprise, for example, a DC / DC converter. The drive voltage converter 715 can convert the input DC voltage V _I to AC voltage, can increase the AC voltage, and can also convert the AC voltage back to DC voltage. Thus, the output voltage V _O can be generated so that it is greater than the input voltage V _I.

В ходе работы преобразователь 715 напряжения возбуждения может обеспечивать заранее определенное выходное напряжение V_O на датчик 730 расходомера. Кроме того, преобразователь 715 напряжения возбуждения может изменять выходное напряжение V_O в заранее определенном диапазоне напряжения, например в диапазоне напряжения, отвечающем IS. Выходное напряжение V_O можно изменять для максимизации выходного тока I_O при поддержании, по существу, постоянной выходной мощности P_O, как рассмотрено выше.During operation, the drive voltage converter 715 may provide a predetermined output voltage V _O to the flowmeter sensor 730. In addition, the excitation voltage converter 715 can change the output voltage V _O in a predetermined voltage range, for example, in the voltage range corresponding to IS. The output voltage V _O can be varied to maximize the output current I _O while maintaining a substantially constant output power P _O , as discussed above.

Устройство 710 управления током контура может регулировать величину входного тока I_I, который поступает на датчик 730 расходомера. Следовательно, устройство 710 управления током контура может преобразовывать, по меньшей мере, часть входного тока I_I в выходной ток I_O. Выходной ток I_O может быть меньше или равен входному току I_I. В некоторых вариантах воплощения выходной ток I_O может быть даже больше входного тока I_I. Однако в других вариантах воплощения в отличие от выходного напряжения V_O выходной ток I_O не может превышать входной ток I_I.The loop current control device 710 can adjust the amount of input current I _I that is supplied to the flowmeter sensor 730. Therefore, the loop current control device 710 can convert at least a portion of the input current I _I to the output current I _O. The output current I _O may be less than or equal to the input current I _I. In some embodiments, the output current I _O may be even greater than the input current I _I. However, in other embodiments, in contrast to the output voltage V _{O, the} output current I _O cannot exceed the input current I _I.

Регулятор 720 принимает информацию обратной связи от датчика 730 расходомера по линии 126 связи. Информация обратной связи может включать в себя рассмотренное выше напряжение на нагрузке V_L. Кроме того, регулятор 720 может принимать другую информацию, в том числе частоту отклика, фазовую задержку или временную задержку между сигналами тензодатчиков и т.д. Напряжение на нагрузке V_L связано с амплитудой колебательного отклика на датчике 730 расходомера. Напряжение на нагрузке V_L может содержать напряжение на датчике в некоторых вариантах воплощения. Регулятор 720 соединен с преобразователем 715 напряжения возбуждения и устройством 710 управления током контура и сконфигурирован с возможностью изменения выходного напряжения V_O и выходного тока I_O.Controller 720 receives feedback information from a flowmeter sensor 730 via communication link 126. Feedback information may include the load voltage V _L discussed above. In addition, controller 720 may receive other information, including response frequency, phase delay, or time delay between strain gauge signals, etc. The voltage at the load V _L is related to the amplitude of the vibrational response at the sensor 730 of the flow meter. The voltage at the load V _L may comprise a voltage at the sensor in some embodiments. The controller 720 is connected to the drive voltage converter 715 and the loop current control device 710 and is configured to change the output voltage V _O and the output current I _O.

Регулятор 720 может быть сконфигурирован с возможностью управления преобразователем 715 напряжения возбуждения и устройством 710 управления током контура для генерации, по существу, постоянной выходной мощности P_O, подаваемой на датчик расходомера 730 при изменении выходного напряжения V_O и выходного тока I_O относительно напряжения V_L на нагрузке, принимаемого от датчика 730 расходомера. Альтернативно, регулятор 720 может быть сконфигурирован с возможностью управления преобразователем 715 напряжения возбуждения и устройством 710 управления током контура для увеличения выходного тока I_O и соответственного снижения выходного напряжения V_O для поддержания, по существу, постоянной выходной мощности P_O, если напряжение V_L на нагрузке ниже заранее определенного рабочего порога (т.е. если эффективный импеданс R_L не находится в заранее определенном нормальном рабочем диапазоне).Regulator 720 may be configured to control the field voltage converter 715 and the loop current control device 710 to generate a substantially constant output power P _O supplied to the sensor of the flow meter 730 when the output voltage V _O and the output current I _O change with respect to the voltage V _L at the load received from the sensor 730 of the flow meter. Alternatively, the controller 720 may be configured to control the drive voltage converter 715 and the loop current control device 710 to increase the output current I _O and accordingly reduce the output voltage V _O to maintain a substantially constant output power P _O if the voltage V _L is load below a predetermined operating threshold (i.e., if the effective impedance R _{L is} not in a predetermined normal operating range).

Claims

1. The power regulator (120) of the device for adaptively providing the output voltage V _O and the output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O , wherein the device power regulator (120) contains inputs (121) for receiving the input power P _I , outputs (122) to provide a substantially constant output power P _O to the load L with varying impedance, and a communication line (126) for receiving voltage V _L on the load from load L, characterized in that the controller (120 ) configured to determine input the voltage V _I and the input current I _I , determine the effective resistance R _{L of the} load L and set the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I and the effective resistance R _L , and the output voltage V _O essentially independent of the input voltage V _I , the output voltage V _O and the output current I _{O being} varied to maximize the load power P _L transmitted to the load L with varying impedance while maintaining a substantially constant output electric power P _O.

2. The controller (120) according to claim 1, in which the input voltage V _I contains a substantially fixed input voltage V _I.

3. The controller (120) according to claim 1, in which the effective resistance R _L contains
R _L = C ₁ V _L.

4. The controller (120) according to claim 1, in which the output voltage V _O contains

.

5. The controller (120) according to claim 1, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the standard bus circuit.

6. The controller (120) according to claim 1, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the safety standard (IS).

7. The controller (120) according to claim 1, in which the load L contains a vibratory flow meter (5), while the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of oscillations of one or more flow tubes (103) of the vibration meter (5).

8. The controller (120) according to claim 1, in which the load L contains a Coriolis flowmeter (5), while the voltage V _L on the load is related to the amplitude of oscillations of one or more flow tubes (103) of the Coriolis flowmeter (5).

9. The controller (120) according to claim 1, in which the load L contains a vibrating densitometer (5), while the voltage V _L on the load is related to the amplitude of oscillations of one or more flow tubes (103) of the vibrating densitometer (5).

10. The controller (120) according to claim 1, which is further configured to determine whether the effective resistance R _{L is} in a predetermined normal operating range, and set the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I and the effective resistance R _L , if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range.

11. The controller (120) according to claim 1, which further comprises a voltage source (510), configured to set the output voltage V _O , and
a current source (520) configured to set the output current I _O.

12. The controller (120) according to claim 1, additionally containing
a drive voltage converter (615) configured to set the output voltage V _O , a drive current source (625) configured to provide an output current I _O , and a control device (620) connected to the drive voltage converter (615), a load L, and a device (610) controlling the loop current, wherein the control device (620) is configured to control the drive voltage converter (615) and the drive current source (625) to generate a substantially constant output power P _O when given output voltage V _O and output current I _O.

13. An electric power control method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O that together support a substantially constant output electric power P _O , the method comprising: determining an input voltage V _I and an input current I _I characterized in that they determine the effective load resistance R _L with a varying impedance L and set the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , input current I _I and the current resistance R _L , and The output voltage V _O is substantially independent of the input voltage V _I , and the output voltage V _O and the output current I _{O are} varied to maximize the load power P _L transmitted to the load with varying impedance L while maintaining a substantially constant output electric power P _o .

14. The method of claim 13, wherein the input voltage V _I comprises a substantially fixed input voltage V _I.

15. The method according to item 13, in which the effective resistance R _L contains R _L = C ₁ V _L.

16. The method according to item 13, in which the output voltage V _O contains

.

17. The method according to item 13, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the standard bus circuit.

18. The method according to item 13, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the standard of internal security (IS).

19. The method according to item 13, in which the load L contains a vibrational flow meter, the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the vibratory flowmeter.

20. The method according to item 13, in which the load L contains a Coriolis flowmeter, while the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the Coriolis flowmeter.

21. The method according to item 13, in which the load L contains a vibrating densitometer, while the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the vibrating densitometer.

22. The method according to item 13, further comprising stages in which:
determining whether the effective resistance R _{L is} in a predetermined normal operating range, and setting the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L , if the effective resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range.

23. An electric power control method for adaptively providing an output voltage V _O and an output current I _O , which together maintain a substantially constant output electric power P _O , comprising the step of determining an input voltage V _I and an input current I _I , different by determining the effective resistance R _{L of the} load L with varying impedance, determining whether the effective resistance R _{L is} in a predetermined normal operating range, and setting the output voltage V _O and the output current I _O based on the input voltage V _I , the input current I _I, and the current resistance R _L , if the current resistance R _{L is} not in a predetermined normal operating range, and the output voltage V _O is substantially independent of the input voltage V _I , and the output voltage V _O and the output current I _{O are} varied to maximize the power P _{L of the} load transmitted to the load L with varying impedance while maintaining a substantially constant output electric power P _O.

24. The method according to item 23, in which the input voltage V _I is essentially a fixed input voltage V _I.

25. The method according to item 23, in which the effective resistance R _L contains R _L = C ₁ V _L.

26. The method according to item 23, in which the output voltage V _O contains

.

27. The method according to item 23, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the standard bus circuit.

28. The method according to item 23, in which the input voltage V _I and the input current I _I are consistent with the standard of internal security (IS).

29. The method according to item 23, in which the load L contains a vibrational flow meter, while the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the vibrational flowmeter.

30. The method according to item 23, in which the load L contains a Coriolis flowmeter, while the voltage V _L on the load is associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of the Coriolis flowmeter.

31. The method according to item 23, in which the load L contains a vibrating densitometer, the voltage V _L on the load associated with the amplitude of the oscillations of one or more flow tubes of a vibrating densitometer.