RU2549203C2 - Схема опторазвязки - Google Patents
Схема опторазвязки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2549203C2 RU2549203C2 RU2013116808/07A RU2013116808A RU2549203C2 RU 2549203 C2 RU2549203 C2 RU 2549203C2 RU 2013116808/07 A RU2013116808/07 A RU 2013116808/07A RU 2013116808 A RU2013116808 A RU 2013116808A RU 2549203 C2 RU2549203 C2 RU 2549203C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- output signal
- predetermined
- optocoupler
- circuit
- Prior art date
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 19
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 13
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/44—Electric circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/02—Details
- H01L31/02016—Circuit arrangements of general character for the devices
- H01L31/02019—Circuit arrangements of general character for the devices for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
- H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
- H04B10/802—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections for isolation, e.g. using optocouplers
Abstract
Изобретение относится к технике связи и может использоваться в системах оптической связи. Технический результат состоит в повышении пропускной способности передачи. Для этого схема (300) опторазвязки включает в себя оптопару (303), сконфигурированную для оптической передачи необработанного выходного сигнала, схему (317) преобразования, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, и схему (306) управления, соединенную с выходом оптопары. Схема (306) управления сконфигурирована для формирования автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару (303), причем автономный сигнал управления формируется, только если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования, и для управления схемой (317) преобразования и преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется схемой (306) управления, и вывода необработанного выходного сигнала на выходной порт. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Уровень техники
1. Область техники
Изобретение относится к области конструирования схем опторазвязки, и в частности к схемам опторазвязки, обеспечивающим автономный вывод, по меньшей мере, двух различных сигналов.
2. Постановка проблемы
Массовые расходомеры Кориолиса измеряют массовый расход и предоставляют другую информацию относительно текущих через трубопроводную линию материалов. Эти расходомеры обычно содержат часть электроники (электронных компонентов) расходомера и часть датчика расходомера. Датчики расходомера имеют один или несколько расходомерных трубопроводов, прямой или изогнутой конфигурации. Каждая конфигурация расходомерного трубопровода имеет набор собственных колебательных мод, которые могут быть простыми изгибными модами, крутильными модами, радиальными модами, или модами связанного типа. В каждом расходомерном трубопроводе возбуждаются резонансные колебания на одной из этих собственных колебательных мод. Собственные колебательные моды заполненной материалом системы отчасти определяются общей массой расходомерных трубопроводов и материала внутри расходомерных трубопроводов. Когда поток материала через расходомер Кориолиса отсутствует, все точки вдоль расходомерных трубопроводов колеблются по существу с одинаковой фазой. Когда материал течет через расходомерные трубопроводы, ускорения Кориолиса приводят к тому, что точки вдоль расходомерных трубопроводов имеют различающуюся фазу. Фаза на впускной стороне датчика расходомера отстает от привода, тогда как фаза на выпускной стороне датчика расходомера опережает привод.
На Фиг. 1 показан расходомер 5 Кориолиса. Расходомер 5 Кориолиса содержит датчик 10 расходомера Кориолиса и электронику (электронные компоненты) 20 расходомера Кориолиса. Электроника 20 расходомера соединена с датчиком 10 расходомера через тракт 100 для предоставления массового расхода, плотности, объемного расхода, информации о суммарном массовом расходе, и для предоставления другой информации по тракту 26. Порт 26 может вывести информацию, например, формируемые расходомером 5 измерения.
Датчик 10 включает в себя пару фланцев 101 и 101′, манифольд 102, и расходомерные трубопроводы 103A и 103B. К расходомерным трубопроводам 103A и 103B присоединены привод 104, тензометрические датчики 105 и 105', и температурный датчик 107. Стягивающие скобы 106 и 106' служат для задания осей W и W', относительно которых колеблется каждый расходомерный трубопровод 103A и 103B. Хотя показан измеритель с двойным изогнутым трубопроводом, следует понимать, что приведенное здесь рассмотрение одинаково применимо к измерителю, имеющему единственный трубопровод, или измерителю, имеющему прямой трубопровод или трубопроводы.
Когда датчик 10 расходомера вставлен в трубопроводную систему (не показано), материал трубопровода входит в датчик 10 расходомера через фланец 101, проходит через манифольд 102, где материал направляется в расходомерные трубопроводы 103A и 103B, протекает через расходомерные трубопроводы 103A и 103B, и назад, в манифольд 102, через который он выходит из датчика 10 расходомера.
Расходомерные трубопроводы 103A и 103B выбираются и соответственно монтируются на манифольде 102 так, чтобы иметь по существу то же самое массовое распределение, моменты инерции, и упругие модули относительно изгибных осей W-W и W'-W', соответственно. Расходомерные трубопроводы 103A-103B вытянуты наружу от манифольда 102 по существу параллельным образом.
Расходомерные трубопроводы 103A-103B приводятся в движение приводом 104 в противоположных направлениях относительно их соответствующих изгибных осей W и W', на которых локализуется первая несинфазная изгибная мода расходомера 5. Привод 104 может содержать любую из многих известных конфигураций, например, магнит, установленный на расходомерном трубопроводе 103A и противостоящая катушка, установленная на расходомерном трубопроводе 103B и через которую пропускается переменный ток для возбуждения колебаний обоих расходомерных трубопроводов. Соответствующий приводной сигнал подается электроникой 20 расходомера через соединительный кабель 110 на привод 104.
Тензометрические датчики 105 и 105' прикрепляются, по меньшей мере, к одному из расходомерных трубопроводов 103A и 103B на противоположных концах расходомерного трубопровода для измерения колебаний расходомерных трубопроводов. Когда расходомерные трубопроводы 103A-103B колеблются, тензометрические датчики 105-105' производят первый тензометрический сигнал и второй тензометрический сигнал. Первый и второй тензометрические сигналы подаются на кабельные соединения 111 и 111'.
Температурный датчик 107 прикрепляется, по меньшей мере, к одному из расходомерных трубопроводов 103A и 103B. Температурный датчик 107 измеряет температуру расходомерного трубопровода для модификации уравнений для температуры системы. Тракт 112 переносит сигналы температуры от температурного датчика 107 на электронику 20 расходомера.
Электроника 20 расходомера принимает первый и второй тензометрические сигналы, появляющиеся на кабельных соединениях 111 и 111', соответственно. Электроника 20 расходомера обрабатывает первый и второй тензометрические сигналы для расчета массового расхода, плотности, и/или других свойств материала, проходящего через датчик 10 расходомера. Эта рассчитанная информация подается электроникой 20 расходомера по тракту 26, например, на внешнее устройство, или устройства.
На Фиг. 2 показана типичная выходная схема техники предшествующего уровня, которая может быть использована для получения выходного сигнала расходомера в одном из двух форматов связи. Чертеж включает в себя две оптронные пары (оптопары), которые обеспечивают электрическую развязку (изоляцию) между электроникой 20 расходомера и выходным портом 26, например. Это может быть сделано, например, для ограничения потребления электрической мощности, причем электроника 20 расходомера (и/или устройство 10 расходомера в сборе) не может потреблять электрическую мощность вне установленных пределов пропускания устройства развязки. Это защищает от повреждения, например, в случае электрического короткого замыкания. Это может быть реализовано, когда расходомер 5 используется во взрывной или опасной среде. Развязка может быть частью конструкции встроенной безопасности (IS) электроники 20 расходомера, причем барьер может препятствовать передаче чрезмерной электрической мощности через барьер и между безопасными и опасными зонами.
На чертеже, верхняя оптопара используется для передачи сигнала от входа на выход. Поскольку сигнал может быть преобразован, по меньшей мере, в один отличающийся формат связи, выход может включать в себя схему преобразования. В результате, выход верхней оптопары может быть выборочно предоставлен для схемы преобразования, в зависимости от сигнала управления.
Сигнал управления предоставляется электроникой 20 расходомера. Таким образом, сигнал управления, может быть результатом команды или данных, которые сохраняются в памяти в электронике 20 расходомера, причем процессор или другая схема посылают образующийся сигнал управления на нижнюю оптопару. Альтернативно, сигнал управления может быть принят от внешнего устройства и передан на нижнюю оптопару.
В технике предшествующего уровня, нижняя оптопара пропускает сигнал управления. Сигнал управления используется для выбора выходного формата посредством выбора схемы преобразования. Если сигнал управления не выбирает схему преобразования, то сигнал выводится таким, как он есть (то есть, "необработанный" сигнал). Если схема преобразования выбрана, то схема преобразования преобразовывает сигнал в новый формат, который оказывается доступным на выходе.
Опторазвязка может быть использована для IS применений, когда электроника 20 расходомера и одно или несколько внешних устройств связаны между собой. Опторазвязка может быть использована для IS применений, когда электроника (электронные компоненты) 20 расходомера должна осуществлять связь через барьер между безопасными и опасными зонами. К сожалению, подходящие оптопары дорогостоящи и имеют большие размеры. Кроме того, каждая оптопара потребляет электрическую мощность.
Для электроники 20 расходомера на Фиг. 1, две десятимиллиметровых оптопары могут использоваться для получения и желаемого необработанного сигнала, и сигнала управления, как показано на Фиг. 2. Это оказывается дорогостоящим и в отношении стоимости компонент, и в отношении занимаемой платой площади, поскольку такие оптопары представляют собой большие и дорогостоящие компоненты.
Таким образом, необходима улучшенная схема опторазвязки, которая не требует отдельного сигнала управления.
Раскрытие изобретения
В одном аспекте изобретения, схема опторазвязки содержит:
оптопару, сконфигурированную для оптической передачи необработанного выходного сигнала;
схему преобразования, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал; и
схему управления, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для:
формирования автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару, причем автономный сигнал управления формируется только, если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
управления схемой преобразования и преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется схемой управления, и вывода необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формирован схемой управления.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный энергетический порог.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог приблизительно равный 2кГц или больший.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит меандр, и частота необработанного выходного сигнала переносит информацию.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит меандр, и частота необработанного выходного сигнала переносит информацию, причем необработанный выходной сигнал формируется тензометрическим датчиком.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит частотно-модулированный сигнал меандра и заданный преобразованный сигнал содержит модулированный по току сигнал.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит сигнал режима периода времени датчика (STP), содержащий частотно-модулированный сигнал меандра, и заданный преобразованный сигнал содержит сигнал режима миллиамперного выхода (MAO), содержащий модулированный по току сигнал.
Предпочтительно, схема опторазвязки дополнительно содержит переключатель, соединенный с выходом оптопары и переключающий между выходным портом и схемой преобразования, со схемой преобразования, соединяемой с переключателем и выходным портом, причем переключателем управляет схема управления.
Предпочтительно, схема управления содержит первый усилитель U1, включающий в себя вход U1, соединенный с первым узлом N1, и выход U1, соединенный со вторым узлом N2, с первым усилителем U1, формирующим заданное положительное выходное напряжение, когда входное напряжение U1 превышает заданный порог U1, первый конденсатор C1, соединенный с первым узлом N1 и пропускающим необработанный выходной сигнал на первый узел N1, первый резистор R1, подсоединенный между первым узлом N1 и землей, с первым конденсатором C1 и первым резистором R1, определяющими длительность импульсов сигнала меандра, формируемого первым усилителем U1, диод D1, подсоединенный между вторым узлом N2 и третьим узлом N3 и смещенный в прямом направлении первым усилителем U1, второй резистор R2, подсоединенный между третьим узлом N3 и четвертым узлом N4, второй усилитель U2, включающий в себя вход U2, соединенный с четвертым узлом N4 и выходом U2, предоставляющий автономный сигнал управления, когда входное напряжение U2 превышает заданный порог U2, второй конденсатор C2, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей, и третий резистор R3, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей, причем первый резистор R1, первый конденсатор C1, второй резистор R2, второй конденсатор C2, и третий резистор R3 выбраны так, чтобы второй усилитель U2 срабатывал, когда необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования, создавая автономный сигнал управления.
В одном аспекте изобретения, способ передачи необработанного выходного сигнала через оптопару содержит:
передачу необработанного выходного сигнала через оптопару;
формирование автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару, причем автономный сигнал управления формируется только, если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
преобразование необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется, и вывод необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формируется.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный энергетический порог.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог.
Предпочтительно, заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог приблизительно 2кГц или больший.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит меандр, и частота необработанного выходного сигнала переносит информацию.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит меандр, и частота необработанного выходного сигнала переносит информацию, причем необработанный выходной сигнал формируется тензометрическим датчиком.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит частотно-модулированный сигнал меандра, и заданный преобразованный сигнал содержит модулированный по току сигнал.
Предпочтительно, необработанный выходной сигнал содержит сигнал режима периода времени датчика (STP), содержащий частотно-модулированный сигнал меандра, и с заданным преобразованным сигналом, содержащим сигнал режима миллиамперного выхода (MAO), содержащий модулированный по току сигнал.
Предпочтительно, способ дополнительно содержит переключение между выходным портом и схемой преобразования, со схемой преобразования, соединяемой с переключателем и выходным портом, и со схемой преобразования, формирующей заданный преобразованный сигнал.
Краткое описание чертежей
Одинаковые ссылочные позиции представляют одни и те же элементы на всех чертежах.
Фиг. 1 изображает расходомер Кориолиса.
Фиг. 2 - типичная выходная схема техники предшествующего уровня, которая может быть использована для получения выходного сигнала расходомера в одном из двух форматов связи.
Фиг. 3 - схема опторазвязки в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг. 4 - схема опторазвязки, в которой схема преобразования содержит фильтр нижних частот (LPF) и источник тока в одном варианте осуществления.
Фиг. 5 - схема управления в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Чертежи на Фиг. 1-5 и нижеследующее описание демонстрируют конкретные примеры для пояснения специалистам в данной области техники того, как реализовать и использовать наилучший вариант изобретения. С целью пояснения принципов изобретения, некоторые обычные аспекты были упрощены или исключены. Специалисты в данной области техники увидят возможные вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема притязаний изобретения. Специалисты в данной области техники увидят, что описанные ниже признаки могут быть различным образом скомбинированы, образуя множественные вариации изобретения. Таким образом, изобретение не ограничивается описанными ниже конкретными примерами, но только пунктами формулы и их эквивалентами.
На Фиг. 3 показана схема 300 опторазвязки в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Схема 300 опторазвязки принимает и передает необработанный выходной сигнал. Необработанный выходной сигнал может содержать выходной сигнал измерения расходомера 5 Кориолиса в некоторых вариантах осуществления. Схема 300 опторазвязки включает в себя единственную оптопару 303, включающую в себя входной порт и выходной порт, схему 306 управления, соединенную с выходом оптопары, переключатель 311, соединенный с выходом оптопары и со схемой 306 управления, и схему 317 преобразования, соединенную с переключателем 311.
В некоторых вариантах осуществления, необработанный выходной сигнал содержит частотно-модулированный сигнал меандра, и заданный преобразованный сигнал содержит модулированный по току сигнал. В некоторых вариантах осуществления, необработанный выходной сигнал содержит сигнал режима периода времени датчика(STP), содержащий частотно-модулированный сигнал меандра, и заданный преобразованный сигнал содержит сигнал режима миллиамперного выхода (MAO), содержащий модулированный по току сигнал. Однако, следует понимать, что другие форматы связи или другие структуры связи также предполагаются и находятся в рамках описания и формулы.
Необработанный выходной сигнал может содержать частотно-модулированный сигнал меандра. Однако, электроника 20 расходомера может формировать необработанный выходной сигнал, который отличается в соответствии с конфигурацией/функционированием электроники 20 расходомера. Когда электроника 20 расходомера работает в режиме STP, необработанный выходной сигнал обычно содержит сигнал меандра в диапазоне 50-700 Гц со скважностью в пятьдесят процентов. Когда электроника 20 расходомера работает в режиме MAO, фактический выходной сигнал (то есть, преобразованный сигнал) представляет собой модулированный по току сигнал с диапазоном изменения 1-24 мА, в то время как необработанный выходной сигнал обычно представляет собой сигнал несущей с частотой 10 кГц, с широтно-импульсной модуляцией (PWM) меандра со скважностью, которая может варьироваться обычно от четырех процентов до девяноста шести процентов. В результате, схема 300 опторазвязки может быть сконфигурирована для автономного формирования желаемого выходного сигнала на основании необработанного выходного сигнала.
Схема 300 опторазвязки автономна и передает необработанный выходной сигнал, не требуя внешнего сигнала управления. Схема 300 опторазвязки автономна и передает необработанный выходной сигнал, не требуя для передачи сигнала управления, параллельно с необработанным выходным сигналом, например, через вторую оптопару, как это делается в технике предшествующего уровня. Схема 300 опторазвязки принимает необработанный выходной сигнал и автономно преобразовывает необработанный выходной сигнал, используя необработанный выходной сигнал для управления преобразованием необработанного выходного сигнала. Схема 300 опторазвязки автономно выводит, по меньшей мере, два различных сигнала на выходной порт.
Оптопара 303 принимает необработанный выходной сигнал на входном порту и передает необработанный выходной сигнал на выход оптопары. Передача совершается оптически, причем оптопара обеспечивает электрическую развязку (изоляцию) между схемой, соединенной с входным портом, и схемой, соединенной с выходным портом. Электрическая развязка предотвращает чрезмерное потребление электрического тока. Электрическая развязка предотвращает повреждение схемы. Электрическая изоляция предотвращает передачу электрической мощности на уровне, который может привести к воспламенению во взрывной или опасной среде.
Оптопара 303 может содержать компоненту устройства встроенной безопасности (IS). Схема IS может включать в себя схему для ограничения потребления электрической мощности. Схема IS может включать в себя физический барьер или барьеры, которые отделяют безопасные и опасные зоны. Оптопара 303 может содержать устройство, сконфигурированное для передачи данных через барьер, но без пропускания электрического тока через барьер в некоторых вариантах осуществления.
Необработанный выходной сигнал доступен на выходе оптопары. Однако может быть желателен другой формат связи. Для этого, схема 317 преобразования соединяется с выходом оптопары через переключатель 311. Посредством использования переключателя 311, формат связи может быть выборочно изменен на заданный преобразованный сигнал, который выводится схемой 317 преобразования.
Схема 306 управления сконфигурирована для формирования автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару 303. Автономный сигнал управления формируется только, если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования. Схема 306 управления сконфигурирована для управления схемой 317 преобразования и для преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется схемой 306 управления, и вывода необработанного выходного сигнала, если автономный сигнал управления не формируется схемой 306 управления.
Схема 306 управления управляет схемой 317 преобразования, управляя переключателем 311. В некоторых вариантах осуществления, схема 306 управления управляет работой переключателя 311 посредством или формирования, или не формирования автономного сигнала управления. Схема 306 управления, поэтому, обуславливает вывод или необработанного выходного сигнала, или заданного преобразованного сигнала. Автономный сигнал управления предоставляется для переключателя и управляет переключателем 311.
Заданный порог преобразования содержит заданный энергетический порог в некоторых вариантах осуществления. Альтернативно, заданный порог преобразования может содержать заданный частотный порог. Например, заданный порог преобразования может содержать заданный частотный порог приблизительно 2 кГц или больший.
В некоторых вариантах осуществления, автономный сигнал управления формируется как функция частоты необработанного выходного сигнала. Заданный порог преобразования может содержать заданный уровень напряжения, накопленный за заданный период времени, с заданным периодом времени, соответствующим заданной частоте. Когда необработанный выходной сигнал меньше, чем заданное минимальное значение частоты, схема 306 управления формирует автономный сигнал управления. Иначе, схема 306 управления не формирует автономный сигнал управления. В некоторых вариантах осуществления, заданный частотный порог может содержать частоту в диапазоне приблизительно от 2 килогерц (кГц) и приблизительно до 10 кГц, поскольку необработанный выходной сигнал обычно будет меньше, чем 2 кГц для STP сигнала, и обычно будет 10 кГц или больше для сигнала MAO.
В некоторых вариантах осуществления, автономный сигнал управления формируется как функция электрической энергии необработанного выходного сигнала. Заданный порог преобразования может содержать уровень энергии, накопленной за заданный период времени. Когда необработанный выходной сигнал оказывается меньше, чем заданный порог преобразования, как определено при накоплении энергии или в интегральной схеме, например, то схема 306 управления формирует автономный сигнал управления. В другом случае, схема 306 управления не формирует автономный сигнал управления.
Следует понимать, что частоту необработанного выходного сигнала затруднительно определить количественно. В технике предшествующего уровня, по этой причине обычно принималась внешняя команда, поскольку частоту последовательности прямоугольных импульсов с переменной скважностью трудно установить точно и надежно. Частоту еще труднее определить, когда она часто и/или быстро изменяется. По этим причинам, и поскольку скважность может изменяться, регистрация пиков сигнала может не привести к приемлемому определению частоты. В результате, в технике предшествующего уровня полагались на отдельно сформированный сигнал управления, который оптически проходил через IS барьер.
В некоторых вариантах осуществления, необработанный выходной сигнал содержит меандр, и частота необработанного выходного сигнала переносит информацию. Например, необработанный выходной сигнал может быть формирован тензометрическим датчиком 105 или 105' расходомера 5 Кориолиса или вибрационного денситометра 5.
На Фиг. 4 показана схема 300 опторазвязки, причем схема 317 преобразования содержит фильтр нижних частот (LPF) 323 и источник 327 тока в одном варианте осуществления. Фильтр LPF 323 сконфигурирован для пропускания сигналов с частотой, ниже заданного порога преобразования. Следует понимать, что частота отсечки LPF не должна по существу соответствовать заданному порогу преобразования, и служит для препятствования сохранения шума в сигнале. Источник 327 тока сконфигурирован так, чтобы преобразовать широтно-импульсную модуляцию (PWM) сигнала меандра в миллиамперную токовую версию необработанного выходного сигнала. Преобразованный миллиамперный токовый сигнал содержит модулированный по току сигнал. Преобразованный миллиамперный токовый сигнал может быть по существу аналоговым по природе, в некоторых вариантах осуществления. Например, фильтр LPF 323 и источник 327 тока могут формировать стандартный 4-20 миллиамперный выходной формат связи, причем скважность необработанного выходного сигнала переводится в электрический ток миллиамперного уровня, между 4 и 20 миллиампер. Однако, другие модулированные по току сигналы также предполагаются и находятся в рамках описания и формулы.
На Фиг. 5 показана схема 306 управления в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Схема 306 управления в этом варианте осуществления включает в себя первый усилитель U1, включающий в себя вход U1, соединенный с первым узлом N1, и выход U1, соединенный со вторым узлом N2. Первый усилитель U1 формирует заданное положительное выходное напряжение, когда входное напряжение U1 превышает заданный порог U1. Первый конденсатор C1 соединен с первым узлом N1 и пропускает необработанный выходной сигнал на первый узел N1. Первый резистор R1 включен между первым узлом N1и землей. Первый конденсатор C1 и первый резистор R1 определяют ширину импульса сигнала меандра, формируемого первым усилителем U1. Диод D1 включен между вторым узлом N2 и третьим узлом N3 и смещен в прямом направлении первым усилителем U1. Диод D1 предотвращает формирование первым усилителем U1 обратного напряжения смещения в третьем узле N3. Второй резистор R2 включен между третьим узлом N3 и четвертым узлом N4. Второй усилитель U2 включает в себя вход U2, соединенный с четвертым узлом N4, и выход U2, который предоставляет автономный сигнал управления. Второй конденсатор C2 включен между четвертым узлом N4 и землей. Третий резистор R3 включен между четвертым узлом N4 и землей.
При работе, комбинация первого конденсатора C1 и первого резистора R1 устанавливает длительность импульса, на которую включается первый усилитель U1. Комбинация второго конденсатора C2, второго резистора R2 и третьего резистора R3 устанавливает уровень напряжения, при котором включается второй усилитель U2. Следовательно, второй усилитель U2 будет формировать автономный сигнал управления, когда необработанный выходной сигнал, имеющийся на входе первого усилителя U1, превышает заданный порог преобразования.
В некоторых вариантах осуществления, первый резистор R1, первый конденсатор C1, второй резистор R2, второй конденсатор C2 и третий резистор R3 подбираются так, чтобы второй усилитель U2 срабатывал, когда необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования, создавая автономный сигнал управления. В некоторых вариантах осуществления, первый резистор R1, первый конденсатор C1, второй резистор R2, второй конденсатор C2 и третий резистор R3 так, чтобы заряд, образованный импульсом от первого усилителя U1, формировал зарядное напряжение на C2, которое включает второй усилитель U2 на частоте необработанного выходного сигнала, большей заданного порога преобразования, формируя автономный сигнал управления.
Второй усилитель U2 может включать в себя гистерезис, причем порог включения второго усилителя U2 и порог его выключения различаются. Следовательно, избегается ситуация, когда второй усилитель U2 может колебаться между состояниями вкл. и выкл. и формировать неустойчивый автономный сигнал управления.
Подробные описания вышеупомянутых вариантов осуществления не представляют собой исчерпывающие описания всех вариантов осуществления, предполагаемых авторами, как находящихся в пределах объема изобретения. Действительно, специалисты в данной области техники увидят, что некоторые элементы вышеописанных вариантов осуществления могут быть по-разному объединены или устранены, чтобы создать дополнительные варианты осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления находятся в пределах объема и принципов изобретения. Специалистам в данной области техники будет также очевидно, что вышеописанные варианты осуществления могут быть скомбинированы полностью или частично, чтобы создать дополнительные варианты осуществления в пределах объема и принципов изобретения. Соответственно, объем изобретения определяется только нижеследующей формулой изобретения.
Claims (19)
1. Схема (300) опторазвязки, содержащая:
оптопару (303), сконфигурированную для оптической передачи необработанного выходного сигнала;
схему (317) преобразования, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал; и
схему (306) управления, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для:
формирования автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару (303), причем автономный сигнал управления формируется, только если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
управления схемой (317) преобразования и преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется схемой (306) управления, и вывода необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формируется схемой (306) управления.
оптопару (303), сконфигурированную для оптической передачи необработанного выходного сигнала;
схему (317) преобразования, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал; и
схему (306) управления, соединенную с выходом оптопары и сконфигурированную для:
формирования автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару (303), причем автономный сигнал управления формируется, только если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
управления схемой (317) преобразования и преобразования необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется схемой (306) управления, и вывода необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формируется схемой (306) управления.
2. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой заданный порог преобразования содержит заданный энергетический порог.
3. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог.
4. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог приблизительно равный 2 кГц или больше.
5. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой необработанный выходной сигнал содержит меандр и при этом частота необработанного выходного сигнала переносит информацию.
6. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой необработанный выходной сигнал содержит меандр и при этом частота необработанного выходного сигнала переносит информацию, причем необработанный выходной сигнал формируется тензометрическим датчиком.
7. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой необработанный выходной сигнал содержит частотно-модулированный сигнал меандра, а заданный преобразованный сигнал содержит модулированный по току сигнал.
8. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой необработанный выходной сигнал содержит сигнал режима периода времени датчика (STP), содержащий частотно-модулированный сигнал меандра, а заданный преобразованный сигнал содержит сигнал режима миллиамперного выхода (MAO), содержащий модулированный по току сигнал.
9. Схема (300) опторазвязки по п. 1, дополнительно содержащая переключатель (311), соединенный с выходом оптопары и переключающий между выходным портом и схемой (317) преобразования, причем схема (317) преобразования соединена с переключателем (311) и выходным портом, причем переключатель (311) управляется схемой (306) управления.
10. Схема (300) опторазвязки по п. 1, в которой схема (306) управления содержит:
первый усилитель U1, включающий в себя вход U1, соединенный с первым узлом N1, и выход U1, соединенный со вторым узлом N2, причем первый усилитель U1 формирует заданное положительное выходное напряжение, когда входное напряжение U1 превышает заданный порог U1;
первый конденсатор C1, соединенный с первым узлом N1 и пропускающий необработанный выходной сигнал на первый узел N1;
первый резистор R1, подсоединенный между первым узлом N1 и землей, причем первый конденсатор C1 и первый резистор R1 определяют длительность импульса сигнала меандра, формируемого первым усилителем U1;
диод D1, подсоединенный между вторым узлом N2 и третьим узлом N3 и смещенный в прямом направлении первым усилителем U1;
второй резистор R2, подсоединенный между третьим узлом N3 и четвертым узлом N4;
второй усилитель U2, включающий в себя вход U2, соединенный с четвертым узлом N4, и выход U2, предоставляющий автономный управляющий сигнал, когда входное напряжение U2 превышает заданный порог U2;
второй конденсатор C2, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей; и
третий резистор R3, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей;
причем первый резистор R1, первый конденсатор C1, второй резистор R2, второй конденсатор C2 и третий резистор R3 выбраны так, чтобы второй усилитель U2 срабатывал, когда необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования, создавая автономный сигнал управления.
первый усилитель U1, включающий в себя вход U1, соединенный с первым узлом N1, и выход U1, соединенный со вторым узлом N2, причем первый усилитель U1 формирует заданное положительное выходное напряжение, когда входное напряжение U1 превышает заданный порог U1;
первый конденсатор C1, соединенный с первым узлом N1 и пропускающий необработанный выходной сигнал на первый узел N1;
первый резистор R1, подсоединенный между первым узлом N1 и землей, причем первый конденсатор C1 и первый резистор R1 определяют длительность импульса сигнала меандра, формируемого первым усилителем U1;
диод D1, подсоединенный между вторым узлом N2 и третьим узлом N3 и смещенный в прямом направлении первым усилителем U1;
второй резистор R2, подсоединенный между третьим узлом N3 и четвертым узлом N4;
второй усилитель U2, включающий в себя вход U2, соединенный с четвертым узлом N4, и выход U2, предоставляющий автономный управляющий сигнал, когда входное напряжение U2 превышает заданный порог U2;
второй конденсатор C2, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей; и
третий резистор R3, подсоединенный между четвертым узлом N4 и землей;
причем первый резистор R1, первый конденсатор C1, второй резистор R2, второй конденсатор C2 и третий резистор R3 выбраны так, чтобы второй усилитель U2 срабатывал, когда необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования, создавая автономный сигнал управления.
11. Способ передачи необработанного выходного сигнала через оптопару, содержащий:
передачу необработанного выходного сигнала через оптопару;
формирование автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару, причем автономный сигнал управления формируется, только если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
преобразование необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется, и вывод необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формируется.
передачу необработанного выходного сигнала через оптопару;
формирование автономного сигнала управления из необработанного выходного сигнала после того, как необработанный выходной сигнал проходит через оптопару, причем автономный сигнал управления формируется, только если необработанный выходной сигнал превышает заданный порог преобразования; и
преобразование необработанного выходного сигнала в заданный преобразованный сигнал, если автономный сигнал управления формируется, и вывод необработанного выходного сигнала на выходной порт, если автономный сигнал управления не формируется.
12. Способ по п. 11, в котором заданный порог преобразования содержит заданный энергетический порог.
13. Способ по п. 11, в котором заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог.
14. Способ по п. 11, в котором заданный порог преобразования содержит заданный частотный порог приблизительно равный 2кГц или больше.
15. Способ по п. 11, в котором необработанный выходной сигнал содержит меандр и при этом частота необработанного выходного сигнала переносит информацию.
16. Способ по п. 11, в котором необработанный выходной сигнал содержит меандр и при этом частота необработанного выходного сигнала переносит информацию, причем необработанный выходной сигнал формируется тензометрическим датчиком.
17. Способ по п. 11, в котором необработанный выходной сигнал содержит частотно-модулированный сигнал меандра, а заданный преобразованный сигнал содержит модулированный по току сигнал.
18. Способ по п. 11, в котором необработанный выходной сигнал содержит сигнал режима периода времени датчика (STP), содержащий частотно-модулированный сигнал меандра, а заданный преобразованный сигнал содержит сигнал режима миллиамперного выхода (MAO), содержащий модулированный по току сигнал.
19. Способ по п. 11, причем способ дополнительно содержит переключение между выходным портом и схемой преобразования, причем схема преобразования соединена с переключателем и выходным портом, и при этом схема преобразования формирует заданный преобразованный сигнал.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/US2010/048590 WO2012036661A1 (en) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | Opto-isolation circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013116808A RU2013116808A (ru) | 2014-10-20 |
| RU2549203C2 true RU2549203C2 (ru) | 2015-04-20 |
Family
ID=44063870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013116808/07A RU2549203C2 (ru) | 2010-09-13 | 2010-09-13 | Схема опторазвязки |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9068888B2 (ru) |
| EP (1) | EP2617142B1 (ru) |
| JP (1) | JP5530567B2 (ru) |
| KR (1) | KR101560661B1 (ru) |
| CN (1) | CN103141038B (ru) |
| AR (1) | AR082905A1 (ru) |
| AU (1) | AU2010360803B2 (ru) |
| BR (1) | BR112013005837B1 (ru) |
| CA (1) | CA2810817C (ru) |
| DK (1) | DK2617142T3 (ru) |
| HK (1) | HK1186013A1 (ru) |
| MX (1) | MX2013002476A (ru) |
| PL (1) | PL2617142T3 (ru) |
| RU (1) | RU2549203C2 (ru) |
| SG (1) | SG188506A1 (ru) |
| WO (1) | WO2012036661A1 (ru) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10075246B2 (en) | 2013-09-26 | 2018-09-11 | Micro Motion, Inc. | Optical isolator mounted in printed circuit board recess |
| US9228869B2 (en) | 2013-09-26 | 2016-01-05 | Rosemount Inc. | Industrial process variable transmitter with isolated power scavenging intrinsically safe pulse output circuitry |
| US9175993B2 (en) * | 2013-09-26 | 2015-11-03 | Rosemount Inc. | Industrial process field device with low power optical isolator |
| JP2019087938A (ja) * | 2017-11-09 | 2019-06-06 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置、半導体システム及び半導体装置の制御方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1290388A1 (ru) * | 1985-08-29 | 1987-02-15 | Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС | Устройство опроса объектов измерени |
| DE102004049016B3 (de) * | 2004-10-05 | 2005-08-11 | Brinkhus, Hartmut B., Dr. | Schaltungsanordung zur galvanisch getrennten Übertragung eines elektrischen Signals mit einem Optokoppler |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6315511A (ja) * | 1986-07-08 | 1988-01-22 | Ono Sokki Co Ltd | アイソレ−タ |
| US6351691B1 (en) | 1998-10-15 | 2002-02-26 | Micro Motion, Inc. | I/O signaling circuit |
| JP3454360B2 (ja) * | 2001-05-02 | 2003-10-06 | オムロン株式会社 | 光電センサ |
| US6782325B2 (en) | 2002-09-30 | 2004-08-24 | Micro Motion, Inc. | Programmable coriolis flow meter electronics for outputting information over a single output port |
| US7715726B2 (en) * | 2007-05-21 | 2010-05-11 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | High immunity clock regeneration over optically isolated channel |
| US20110116580A1 (en) | 2008-07-30 | 2011-05-19 | Micro Motion, Inc. | Data translation system and method |
| BRPI0822970B1 (pt) | 2008-07-30 | 2020-10-06 | Micro Motion, Inc | Processador de sinal, sistema de circuito de barramento, e, método para transmitir sinais a partir de um gerador de sinal analógico para um receptor de sinal analógico |
| US8035317B2 (en) * | 2009-02-26 | 2011-10-11 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Optocoupler system with reduced power consumption and pulse width distortion |
| US8857787B2 (en) * | 2011-05-26 | 2014-10-14 | Bendix Commercial Vehicle Systems Llc | System and method for controlling an electro-pneumatic device |
-
2010
- 2010-09-13 KR KR1020137009410A patent/KR101560661B1/ko active IP Right Grant
- 2010-09-13 AU AU2010360803A patent/AU2010360803B2/en active Active
- 2010-09-13 RU RU2013116808/07A patent/RU2549203C2/ru active
- 2010-09-13 MX MX2013002476A patent/MX2013002476A/es active IP Right Grant
- 2010-09-13 CA CA2810817A patent/CA2810817C/en active Active
- 2010-09-13 BR BR112013005837-4A patent/BR112013005837B1/pt active IP Right Grant
- 2010-09-13 DK DK10776850.9T patent/DK2617142T3/da active
- 2010-09-13 CN CN201080069077.4A patent/CN103141038B/zh active Active
- 2010-09-13 JP JP2013529110A patent/JP5530567B2/ja active Active
- 2010-09-13 EP EP10776850.9A patent/EP2617142B1/en active Active
- 2010-09-13 US US13/817,469 patent/US9068888B2/en active Active
- 2010-09-13 SG SG2013017967A patent/SG188506A1/en unknown
- 2010-09-13 WO PCT/US2010/048590 patent/WO2012036661A1/en active Application Filing
- 2010-09-13 PL PL10776850T patent/PL2617142T3/pl unknown
-
2011
- 2011-09-06 AR ARP110103247A patent/AR082905A1/es active IP Right Grant
-
2013
- 2013-12-02 HK HK13113404.8A patent/HK1186013A1/xx unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1290388A1 (ru) * | 1985-08-29 | 1987-02-15 | Киевский институт автоматики им.ХХУ съезда КПСС | Устройство опроса объектов измерени |
| DE102004049016B3 (de) * | 2004-10-05 | 2005-08-11 | Brinkhus, Hartmut B., Dr. | Schaltungsanordung zur galvanisch getrennten Übertragung eines elektrischen Signals mit einem Optokoppler |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103141038A (zh) | 2013-06-05 |
| WO2012036661A1 (en) | 2012-03-22 |
| AU2010360803B2 (en) | 2014-07-10 |
| PL2617142T3 (pl) | 2015-04-30 |
| BR112013005837A2 (pt) | 2016-05-10 |
| CN103141038B (zh) | 2015-11-25 |
| KR20130108353A (ko) | 2013-10-02 |
| US9068888B2 (en) | 2015-06-30 |
| HK1186013A1 (en) | 2014-02-28 |
| MX2013002476A (es) | 2013-06-11 |
| CA2810817C (en) | 2016-04-26 |
| AU2010360803A1 (en) | 2013-03-21 |
| EP2617142A1 (en) | 2013-07-24 |
| AR082905A1 (es) | 2013-01-16 |
| JP2013541902A (ja) | 2013-11-14 |
| US20130240764A1 (en) | 2013-09-19 |
| KR101560661B1 (ko) | 2015-11-10 |
| BR112013005837B1 (pt) | 2021-04-06 |
| RU2013116808A (ru) | 2014-10-20 |
| CA2810817A1 (en) | 2012-03-22 |
| JP5530567B2 (ja) | 2014-06-25 |
| DK2617142T3 (da) | 2015-02-02 |
| SG188506A1 (en) | 2013-04-30 |
| EP2617142B1 (en) | 2014-11-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100516775B1 (ko) | 코리올리 유량계용 본질적으로 안전한 계측 전자장치, 코리올리 유량계에 대한 신호들을 처리하기 위한 본질적으로 안전한 방법, 계측 전자장치를 포함하는 유량계 신호 프로세싱 시스템 및 유량계 신호들을 프로세싱하는 방법 | |
| DK2115398T3 (en) | Measuring system for the detection of chemical and / or physical measured values and equivalent measurement devices | |
| RU2414739C2 (ru) | Электронная часть полевого устройства, запитываемая внешним источником электроэнергии | |
| RU2549203C2 (ru) | Схема опторазвязки | |
| RU2004101046A8 (ru) | Устройство для измерения вязкости | |
| JP2011120474A (ja) | 一体化された電流源フィードバック・電流制限素子 | |
| KR101132785B1 (ko) | 실질적으로 일정한 출력 전력을 함께 유지하는 출력 전압과 출력 전류를 적응적으로 제공하는 인스트루먼트 파워 제어기 및 방법 | |
| US6476522B1 (en) | Method and apparatus to control power drawn by a measurement device | |
| JP5023836B2 (ja) | ２線式フィールド機器 | |
| US6456057B1 (en) | Universal booster amplifier for a coriolis flowmeter | |
| JP4084373B2 (ja) | 本質安全防爆渦流量計システム | |
| KR820001974B1 (ko) | 와 유량계 | |
| CN104378096A (zh) | 提供输出电压和输出电流的仪器功率控制器和方法 |