WO2013026631A1 - FELDGERÄT ZUR BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PHYSIKALISCHEN ODER CHEMISCHEN PROZESSGRÖßE IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK - Google Patents

FELDGERÄT ZUR BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PHYSIKALISCHEN ODER CHEMISCHEN PROZESSGRÖßE IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK Download PDF

Info

Publication number
WO2013026631A1
WO2013026631A1 PCT/EP2012/064042 EP2012064042W WO2013026631A1 WO 2013026631 A1 WO2013026631 A1 WO 2013026631A1 EP 2012064042 W EP2012064042 W EP 2012064042W WO 2013026631 A1 WO2013026631 A1 WO 2013026631A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
field device
transmitting
spiral
sub
receiving element
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/064042
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Romuald Girardey
Michael HÜBNER
Original Assignee
Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg filed Critical Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg
Priority to US14/238,589 priority Critical patent/US9964555B2/en
Publication of WO2013026631A1 publication Critical patent/WO2013026631A1/de

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/72—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for local intradevice communication
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00584—Control arrangements for automatic analysers
    • G01N35/00722—Communications; Identification
    • G01N35/00871—Communications between instruments or with remote terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/70—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes
    • H04B5/75—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems specially adapted for specific purposes for isolation purposes

Definitions

  • the invention relates to a field device for determining or monitoring a physical or chemical process variable in automation technology with a device for inductive transmission and / or reception of data.
  • a well-known method for data transmission provides the suction.
  • Print transformer dar When print or spiral transformer two transformers in or on a circuit board opposite arranged spiral tracks are used as a transformer. The data is transmitted via an inductive coupling, which ensures galvanic isolation.
  • a corresponding solution is disclosed, for example, in US Pat. No. 7,852,186 B2.
  • Print transformers are often used in integrated circuits. They are relatively easy to integrate into the metal layers.
  • the invention is based on the object, a galvanically isolated
  • At least one transmitting / receiving element is realized in the form of a spiral on an FPGA component, wherein the spiral of internal connecting lines of the FPGA component is configured.
  • the spiral of the transceiver transmits the data inductively to a second spiral-shaped transceiver element.
  • the FPGA device is either a one-time configurable FPGA (antifuse FPGA), or one
  • reconfigurable Flash FPGA or a dynamically or partially dynamically, ie at runtime, reconfigurable FPGA.
  • a field device containing a partially dynamically reconfigurable FPGA is described in detail in WO 2008/046696 A2. The content of this patent application is to be added to the disclosure content of the present patent application.
  • the shape of the spiral can be configured as desired.
  • the spiral has a round or angular shape.
  • the second spiral may reside on the same or a different FPGA device or on any one remote from the FPGA device
  • Component e.g. a printed circuit board, provided.
  • FPGA devices are arranged. Thus, it is quite common for FPGA devices to have 12 layers of interconnect levels.
  • the at least one spiral of the first transmission ZEnnpfangselennents is permanently configured on the FPGA component.
  • Transceiver element on the FPGA component is dynamically reconfigurable.
  • the field device according to the invention is considered to be particularly advantageous when it is used for use in areas with increased security level.
  • at least a first partial area and a second partial area are provided on the FPGA component.
  • a digital measurement path is partially dynamically reconfigurable, with the measurement path being off consists of several software-based and / or hardware-based functional modules.
  • control / evaluation unit which the
  • Safety standard met.
  • a field device that can be used in a safety-critical application is described in WO 2009/062954 A1.
  • the field device consists of a sensor which operates according to a defined measurement principle, and a control / evaluation unit, wherein the control / evaluation unit determines the measurement data supplied by the sensor as a function of a safety standard required in the respective safety-critical application along at least two equivalent measurement paths prepared and evaluated.
  • the control / evaluation unit is at least partially designed as a reconfigurable logic module with a plurality of partially dynamically reconfigurable function modules.
  • the control / evaluation unit configures the function modules in the measuring paths depending on the respectively defined safety-critical application so that the field device is designed according to the required safety standard.
  • two control / evaluation unit configures the function modules in the measuring paths depending on the respectively defined safety-critical application so that the field device is designed according to the required safety standard.
  • Subareas are separated by a distance range.
  • the distance range is designed so that a potential separation between the sub-areas is achieved, which is such that a temperature and / or a voltage change in one of the subregions has no influence on the adjacent sub-area or the adjacent sub-areas and that in case of failure no Connection between the subregions occurs.
  • Part of the FPGA component is permanently configured.
  • Various embodiments of an FPGA component which can be used in conjunction with the invention are described in WO 201 1/023469 A2, in DE 1 0 201 0 002346 A1 and in the unpublished DE 10 2919 943 706.9, filed on 28.07.2010, or in the corresponding US 61 / 344,438, filed on Jul. 22, 2010.
  • the disclosure of the cited applications is the disclosure of the present
  • each measuring path or each subarea is assigned a transmitting / receiving element consisting of a spiral. This ensures the required electrical isolation.
  • FIG. 1 shows a plan view of a section of an FPGA component
  • FIG. 2 shows a spiral formed on the cutout of the FPGA component as a transmitting / transmitting element
  • FIG. 1 shows a plan view of a section of an FPGA component
  • FIG. 2 shows a spiral formed on the cutout of the FPGA component as a transmitting / transmitting element
  • FIG. 4 shows the embodiment shown in FIG. 3 without magnetic field lines
  • FIG. 5 shows a perspective view of a second embodiment of the FPGA component according to the invention with magnetic field lines drawn in
  • FIG. 6 shows the embodiment shown in FIG. 5 without magnetic field lines
  • FIG. 7 shows a perspective view of a third embodiment of the FPGA component according to the invention with magnetic field lines drawn in
  • Fig. 8 the embodiment shown in Fig. 7 without magnetic field lines
  • An FPGA component 1 shows a plan view of a section of an FPGA component 1.
  • An FPGA component 1 usually consists of a multiplicity of connecting line levels 4 arranged parallel to one another and one
  • Transistor level The lowest level is the transistor level. It contains the configurable logic modules 8 and the configurable switch matrices 7. The levels above these are the connection line levels 4 with connection lines 3 of different lengths between the various switch matrices 7. The required function modules (not shown separately in FIG shown, but for example in WO 2009/062954 A1
  • FIG. 2 shows a spiral formed on the FPGA component 1 according to the invention as a transmitting / receiving element 2.
  • the spiral of the transmission / reception element 2 is either permanently configured on the FPGA component 1, or the spiral of the transmission / reception element 2 is dynamically or partially dynamically reconfigurable on the FPGA component 1.
  • the spiral can - as already mentioned - have any shape.
  • 3 shows a perspective view of a first embodiment of the FPGA component 1 according to the invention with magnetic field lines 12. 1, 1. In Fig. 4, the magnetic field lines 12.1, 12.2 are omitted.
  • the FPGA component 1 has a first subregion 5.1 and a second subregion
  • Subarea 5.1 wherein in each sub-area 5.1, 5.2 a digital measurement path MP1, MP2 is partially dynamically reconfigured.
  • a plurality of software-based and / or hardware-based functional modules which are not shown separately in FIG. 3, can be configured in each digital measuring path MP1, MP2.
  • control / evaluation unit likewise not separately shown in FIG. 3 is provided, which partially dynamically reconfigures the functional modules in the measurement paths MP1, MP2 or in the subregions 5.1, 5.2 depending on a defined safety-critical application, so that the field device has a required safety standard.
  • the individual subregions 5.1, 5.2 are separated from each other by the distance region 6, wherein the distance region 6 is designed such that a
  • Circuit board 9 connected.
  • two transmitting / receiving elements 2.2, 2.4 are arranged. These correspond to the transmitting / receiving elements 2.1, 2.3 on the FPGA component 1, so that an inductive coupling between the transmitting / receiving elements 2.1, 2.3; 2.2, 2.4 takes place.
  • the corresponding magnetic field lines 12.1, 12.2 between the respectively corresponding transmitting / receiving elements 2.1, 2.3; 2.2, 2.4 drawn.
  • a driver 10 or an amplifier is provided between the two transmission / reception elements 2.2, 2.4 arranged in or on the printed circuit board 9.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a second embodiment of the FPGA component 1 according to the invention with magnetic field lines 12. 1, 1.
  • Fig. 6 the magnetic field lines 12.1, 12.2. omitted.
  • the cores 14.1, 14.2 are preferably made of ferrite and bundle and reinforce the magnetic field lines 14.1, 14.2.
  • 7 shows a perspective view of a third embodiment of the FPGA component according to the invention with magnetic field lines drawn. In Fig. 8, the magnetic field lines 14.1, 14.2 are omitted again.
  • the embodiment shown in FIGS. 7 and 8 differs from the embodiment shown in FIGS. 3 and 4 in that the printed circuit board 9.2, in or on which the transmitting / receiving elements 2.3, 2.4 are arranged are located above the FPGA device 1.
  • the connection between the FPGA component 1 and the printed circuit board 9.2 takes place in the usual manner, whereby the printed circuit board 9.2 can also be arranged at a distance from the FPGA component 1.
  • Embodiment is the transmitting / receiving element 2.3, 2.4 on the circuit board. 9 arranged. In the embodiment shown in the lower part, the transmitting / receiving element 2.3, 2.4 can be found in the printed circuit board 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Abstract

Die Erfindungbetrifft ein Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit zumindest einer Sende-/Empfangselement (2.1), wobei ein FPGA-Bauteil (1) vorgesehen ist, wobei die Sende-/Empfangselement (2) in Form einer Spirale aus bestehenden internen Verbindungsleitungen (3) des FPGA-Bauteils (1) konfiguriert ist und wobei die Spirale der Sende-/Empfangselement (2) die Daten induktiv zu einer zweiten aus einer Spirale bestehenden Sende-/Empfangselement (2.2) überträgt.

Description

Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik
Die Erfindung betrifft ein Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit einer Vorrichtung zum induktiven Senden und/oder Empfangen von Daten.
In der Automatisierungstechnik erfolgt die Datenübertragung oftmals über galvanisch voneinander getrennte bzw. galvanisch entkoppelte Stromkreise. Da bei galvanisch getrennten Verbindungen elektrische Potentiale
voneinander getrennt sind, spricht man auch von potentialfreien
Verbindungen. Wichtig ist der Einsatz von galvanisch getrennten
Stromkreisen insbesondere beim Einsatz von Feldgeräten, wie Sensoren, Aktoren, Ventilen, usw. in explosionsgefährdeten Bereichen.
Eine bekannte Methode zur Datenübertragung stellt der Sog. Print-Übertrager dar. Beim Print- oder auch Spiral-Übertrager werden als Übertrager zwei in oder auf einer Leiterplatte gegenüberliegend angeordnete spiralförmige Leiterbahnen verwendet. Die Übertragung der Daten erfolgt über eine induktive Kopplung, wodurch die galvanische Trennung sichergestellt ist. Eine entsprechende Lösung ist beispielsweise in der US 7,852,186 B2 offenbart.
Print-Übertrager werden oftmals auch in integrierten Schaltkreisen eingesetzt. Sie lassen sich relativ einfach in die Metalllagen integrieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine galvanische getrennte
Datenübertragung innerhalb einer auf einem FPGA realisierten Schaltung vorzusehen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zumindest eine Sende- /Empfangselement in Form einer Spirale auf einem FPGA-Bauteil realisiert ist, wobei die Spirale aus internen Verbindungsleitungen des FPGA-Bauteils konfiguriert ist. Die Spirale der Sende-/Empfangselennent überträgt die Daten induktiv zu einer zweiten aus einer Spirale bestehenden Sende- /Empfangselement. Bei dem FPGA-Bauteil handelt es sich entweder um einen einmalig konfigurierbaren FPGA (Antifuse FPGA), um einen
rekonfigurierbaren Flash-FPGA oder um einen dynamisch bzw. partiell dynamisch, also zur Laufzeit, rekonfigurierbaren FPGA. Ein Feldgerät, das einen partiell dynamisch rekonfigurierbaren FPGA enthält ist detailliert in der WO 2008/046696 A2 beschrieben. Der Inhalt dieser Patentanmeldung ist dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung hinzuzurechnen.
Die Form der Spirale kann übrigens beliebig ausgestaltet sein. Insbesondere hat die Spirale eine runde oder eine eckige Form. Darüber hinaus kann sich die zweite Spirale auf demselben oder einem anderen FPGA-Bauteil befinden, oder sie ist auf einer beliebigen von dem FPGA-Bauteil abgesetzten
Komponente, z.B. einer Leiterplatte, vorgesehen.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Feldgeräts sieht vor, dass die Spirale aus Verbindungsleitungen konfiguriert ist, die in mehreren Verbindungsleitungsebenen des FPGA-Bauteils
angeordnet sind. So ist es durchaus üblich, dass FPGA-Bauteile 12 Lagen von Verbindungsleitungsebenen aufweisen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die zumindest eine Spirale des ersten Sende- ZEnnpfangselennents permanent auf dem FPGA-Bauteil konfiguriert ist.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die zumindest die Spirale des ersten
Sende-/Empfangselements auf dem FPGA-Bauteil dynamisch rekonfigurierbar ist.
Als besonders vorteilhaft wird das erfindungsgemäße Feldgerät angesehen, wenn es für den Einsatz in Bereich mit erhöhter Sicherheitsstufe eingesetzt wird. Hierzu sind auf dem FPGA-Bauteil zumindest ein erster Teilbereich und ein zweiter Teilbereich vorgesehen. In jedem Teilbereich ist ein digitaler Messpfad partiell dynamisch rekonfigurierbar, wobei der Messpfad aus mehreren softwarebasierten und/oder hardwarebasierten Funktionsmodulen besteht.
Darüber hinaus ist eine Kontroll-/Auswerteeinheit vorgesehen, die die
Funktionsmodule in den Messpfaden bzw. in den Teilbereichen in
Abhängigkeit von einer definierten sicherheitskritischen Anwendung partiell dynamisch rekonfiguriert, so dass das Feldgerät einen geforderten
Sicherheitsstandard erfüllt. Ein Feldgerät, das in einer sicherheitskritischen Anwendung anwendbar ist, ist in der WO 2009/062954 A1 beschrieben. In dieser Patentanmeldung wird ein Feldgerät zur Bestimmung oder
Überwachung einer Prozessgröße in der Prozessautomatisierung
vorgeschlagen. Das Feldgerät besteht aus einem Sensor, der nach einem definierten Messprinzip arbeitet, und einer Kontroll-/Auswerteeinheit, wobei die Kontroll-/Auswerteeinheit die die vom Sensor gelieferten Messdaten in Abhängigkeit von einem in der jeweiligen sicherheitskritischen Anwendung geforderten Sicherheitsstandard entlang von mindestens zwei gleichwertigen Messpfaden aufbereitet und auswertet. Hierbei ist die Kontroll-/Auswerte- einheit zumindest teilweise als rekonfigurierbarer Logikbaustein mit mehreren partiell dynamisch rekonfigurierbaren Funktionsmodulen ausgebildet. Die Kontroll-/Auswerteeinheit konfiguriert die Funktionsmodule in den Messpfaden in Abhängigkeit von der jeweils definierten sicherheitskritischen Anwendung so, dass das Feldgerät entsprechend dem geforderten Sicherheitsstandard ausgelegt ist. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass jeweils zwei
Teilbereiche durch einen Distanzbereich voneinander getrennt sind. Bevorzugt ist der Distanzbereich so ausgestaltet, dass eine Potentialtrennung zwischen den Teilbereichen erreicht wird, die derart ist, dass eine Temperatur- und/oder eine Spannungsänderung in einem der Teilbereiche keinen Einfluss auf den benachbarten Teilbereich bzw. die benachbarten Teilbereiche hat und dass im Fehlerfall keine Verbindung zwischen den Teilbereichen auftritt. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Kontroll-/Auswerteeinheit in einem
Teilbereich des FPGA-Bauteils permanent konfiguriert ist. Verschiedene Ausgestaltungen eines in Verbindung mit der Erfindung einsetzbaren FPGA-Bauteils sind in der WO 201 1 /023469 A2, in der DE 1 0 201 0 002346 A1 und in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2919 943 706.9, angemeldet am 28.07.2010, bzw. in der korrespondierenden US 61 /344,438, angemeldet am 22.07.2010, beschrieben. Der Offenbarungsgehalt der zitierten Anmeldungen ist dem Offenbarungsgehalt der vorliegenden
Patentanmeldung hinzuzurechnen.
Im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Feldgerät wird es als vorteilhaft erachtet, wenn jedem Messpfad bzw. jedem Teilbereich ein aus einer Spirale bestehendes Sende-/Empfangselement zugeordnet ist. Damit ist die geforderte elektrische Trennung gewährleistet.
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 : eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines FPGA-Bauteils, Fig. 2: eine auf dem Ausschnitt des FPGA-Bauteils als Sende-ZEnnpfangselennent ausgebildete Spirale,
Fig. 3: eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung des
erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils mit eingezeichneten Magnetfeldlinien,
Fig. 4: die in Fig. 3 dargestellte Ausgestaltung ohne Magnetfeldlinien,
Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils mit eingezeichneten Magnetfeldlinien,
Fig. 6: die in Fig. 5 dargestellte Ausgestaltung ohne Magnetfeldlinien, Fig. 7: eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils mit eingezeichneten Magnetfeldlinien,
Fig. 8: die in Fig. 7 dargestellte Ausgestaltung ohne Magnetfeldlinien und
Fig. 9: eine bevorzugte Anordnung von zwei Sende-/Empfangselennenten auf bzw. in einer Leiterplatte.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt eines FPGA-Bauteils 1 . Ein FPGA-Bauteil 1 besteht üblicherweise aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordneten Verbindungsleitungsebenen 4 und einer
Transistorebene. Die unterste Ebene ist die Transistorebene. Sie beinhaltet die konfigurierbaren Logikbausteine 8 und die konfigurierbaren Switch- matrizen 7. Die darüberliegenden Ebenen sind die Verbindungsleitungsebenen 4 mit Verbindungsleitungen 3 verschiedener Länge zwischen den verschiedenen Switchmatrizen 7. Durch entsprechende Verknüpfungen der Logikbausteine 8 lassen sich die erforderlichen Funktionsmodule (in Fig. 1 nicht gesondert dargestellt, aber z.B. in der WO 2009/062954 A1
beschrieben) auf dem FPGA-Bauteil 1 bevorzugt partiell dynamisch rekonfigurieren. Die Konfiguration erfolgt über eine Kontroll-/Auswerteeinheit, die in der Fig. 1 nicht gesondert dargestellt ist. Üblicherweise ist die KontroN- ZAuswerteeinheit permanent auf dem FPGA konfiguriert. Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäß auf dem FPGA-Bauteil 1 als Sende- /Empfangselement 2 ausgebildete Spirale. Die Spirale des Sende- /Empfangselements 2 ist entweder permanent auf dem FPGA-Bauteil 1 konfiguriert, oder die Spirale des Sende-/Empfangselements 2 ist auf dem FPGA-Bauteil 1 dynamisch oder partiell dynamisch rekonfigurierbar. Die Spirale kann - wie bereits zuvor erwähnt - jede beliebige Form aufweisen. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils 1 mit eingezeichneten Magnetfeldlinien 12.1 , 1 2.2. In Fig. 4 sind die Magnetfeldlinien 12.1 , 12.2 weggelassen. Das FPGA-Bauteil 1 weist einen ersten Teilbereich 5.1 und einen zweiten
Teilbereich 5.1 auf, wobei in jedem Teilbereich 5.1 , 5.2 ein digitaler Messpfad MP1 , MP2 partiell dynamisch rekonfiguriert ist. Hierzu sind in jedem digitalen Messpfad MP1 , MP2 mehrere softwarebasierte und/oder hardwarebasierte Funktionsmodule, die in der Fig. 3 nicht gesondert dargestellt sind, konfigurierbar.
Weiterhin ist eine in Fig. 3 gleichfalls nicht gesondert dargestellte Kontroll- /Auswerteeinheit vorgesehen, die die Funktionsmodule in den Messpfaden MP1 , MP2 bzw. in den Teilbereichen 5.1 , 5.2 in Abhängigkeit von einer definierten sicherheitskritischen Anwendung partiell dynamisch rekonfiguriert, so dass das Feldgerät einen geforderten Sicherheitsstandard erfüllt. Die einzelnen Teilbereiche 5.1 , 5.2 sind durch den Distanzbereich 6 voneinander getrennt, wobei der Distanzbereich 6 so ausgestaltet ist, dass eine
Potentialtrennung zwischen den Teilbereichen 51 , 5.2 erreicht wird. Diese Potentialtrennung verhindert, dass eine Temperatur- und/oder eine
Spannungsänderung in einem der Teilbereiche 5.1 , 5.2 Einfluss auf den benachbarten Teilbereich 5.2, 5.1 hat und dass im Fehlerfall eine Verbindung zwischen den Teilbereichen 5.1 , 5.2 auftritt. Über eine Kontaktierungsschicht 1 1 ist das FPGA-Bauteil 1 mit der
Leiterplatte 9 verbunden. In oder auf der Leiterplatte 9 sind zwei Sende- /Empfangselemente 2.2, 2.4 angeordnet. Diese korrespondieren mit den Sende-/Empfangselementen 2.1 , 2.3 auf dem FPGA-Bauteil 1 , so dass eine induktive Kopplung zwischen den Sende/Empfangselementen 2.1 , 2.3; 2.2, 2.4 stattfindet. In der Fig. 3 sind die entsprechenden Magnetfeldlinien 12.1 , 12.2 zwischen den jeweils korrespondieren Sende-/Empfangselementen 2.1 , 2.3; 2.2, 2.4 eingezeichnet. Die Datenübertragung zwischen den beiden galvanisch voneinander getrennten Messpfaden MP1 , MP2 erfolgt über die beiden Sende- /Empfangselemente 2.1 , 2.3, die elektrische Verbindung 13 zwischen den Sende-/Empfangselennenten 2.2 und 2.4 und die beiden Sende- /Empfangselemente 2.4, 2.3. Zwecks Verstärkung der übertragenen Signale ist zwischen den beiden in oder auf der Leiterplatte 9 angeordneten Sende- /Empfangselementen 2.2, 2.4 ein Treiber 10 bzw. ein Verstärker vorgesehen.
Fig. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils 1 mit eingezeichneten Magnetfeldlinien 12.1 , 1 2.2. In Fig. 6 sind die Magnetfeldlinien 12.1 , 12.2. weggelassen.
Bei dieser Ausgestaltung erfolgt die induktive Datenübertragung zwischen den beiden galvanisch voneinander getrennten Teilbereichen 5.1 , 5.2 bzw. den Messpfaden MP1 , MP2 über einen jeweils oberhalb und unterhalb der
Leiterplatte 9 mit befestigtem FPGA-Bauteil 1 angeordneten magnetischen Kern 14.1 , 14.2. Die Kerne 14.1 , 14.2 sind bevorzugt aus Ferrit gefertigt und bündeln und verstärken die Magnetfeldlinien 14.1 , 14.2. Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen FPGA-Bauteils mit eingezeichneten Magnetfeldlinien. In Fig. 8 sind die Magnetfeldlinien 14.1 , 14.2 wiederum weggelassen. Die in den Figuren Fig. 7 und Fig. 8 gezeigte Ausgestaltung unterscheidet sich von der in den Figuren Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Ausgestaltung dadurch, dass sich die Leiterplatte 9.2, in oder auf der die Sende-/Empfangselemente 2.3, 2.4 angeordnet sind, oberhalb des FPGA-Bauteils 1 befindet. Die Verbindung zwischen dem FPGA-Bauteil 1 und der Leiterplatte 9.2 erfolgt in der üblichen Art und Weise, wobei die Leiterplatte 9.2 auch durchaus von dem FPGA- Bauteil 1 beabstandet angeordnet sein kann.
In Fig. 9 sind beide Anordnungen eines Sende-/Empfangselements 2.2, 2.4 bezüglich der Leiterplatte 9, 9.2 gezeigt. Bei im oberen Teil gezeigten
Ausgestaltung ist das Sende-/Empfangselement 2.3, 2.4 auf der Leiterplatte 9 angeordnet. Bei der im unteren Teil gezeigten Ausgestaltung ist das Sende- /Empfangselement 2.3, 2.4 in der Leiterplatte 9 zu finden.
Bezugszeichenliste
1 FPGA-Bauteil
2.Π Sende-/Empfangselennent / Spirale
3 Verbindungsleitung
4 Verbindungsleitungsebene
5.n Teilbereich
6 Distanzbereich
7 Progrannnnierbare Switchmatrix
8 Logikbaustein
9 Leiterplatte
10 Treiber
1 1 Kontaktierungsschicht
12 Magnetfeldlinien
13 elektrische Verbindungsleitung
14.1 Kern
14.2 Kern

Claims

Patentansprüche
1 . Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik mit zumindest einer Sende-/Empfangselement (2.1 ),
wobei ein FPGA-Bauteil (1 ) vorgesehen ist, wobei die Sende- /Empfangselement (2) in Form einer Spirale aus bestehenden internen
Verbindungsleitungen (3) des FPGA-Bauteils (1 ) konfiguriert ist und wobei die Spirale der Sende-/Empfangselement (2) die Daten induktiv zu einer zweiten aus einer Spirale bestehenden Sende-/Empfangselement (2.2) überträgt.
2. Feldgerät nach Anspruchl , wobei die Spirale aus Verbindungsleitungen (3) konfiguriert ist, die in mehreren Verbindungsleitungsebenen (4) des FPGA- Bauteils (1 ) angeordnet sind.
3. Feldgerät nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zumindest die Spirale des ersten Sende-/Empfangselements (2.1 ) permanent auf dem FPGA-Bauteil (1 ) konfiguriert ist,
oder wobei zumindest die Spirale des ersten Sende-/Empfangselements (2.1 ) auf dem FPGA-Bauteil (1 ) dynamisch rekonfigurierbar ist.
4. Feldgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -3,
wobei auf dem FPGA-Bauteil (1 ) zumindest ein erster Teilbereich (5.1 ) und ein zweiter Teilbereich (5.1 ) vorgesehen sind, und wobei in jedem Teilbereich (5.1 , 5.2) ein digitaler Messpfad (MP1 , MP2) partiell dynamisch
rekonfigurierbar ist, der aus mehreren softwarebasierten und/oder
hardwarebasierten Funktionsmodulen besteht.
5. Feldgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Kontroll-/Auswerteeinheit vorgesehen ist, die die Funktionsmodule in den Messpfaden (MP1 , MP2) bzw. in den Teilbereichen (5.1 , 5.2) in
Abhängigkeit von einer definierten sicherheitskritischen Anwendung partiell dynamisch rekonfiguriert, so dass das Feldgerät einen geforderten
Sicherheitsstandard erfüllt.
6. Feldgerät nach Anspruch 5,
wobei die einzelnen Teilbereiche (5.1 , 5.2) durch zumindest einen
Distanzbereich (6) voneinander getrennt sind
7. Feldgerät nach Anspruch 6,
wobei der Distanzbereich (6) so ausgestaltet sind, dass eine
Potentialtrennung zwischen den Teilbereichen (51 , 5.2) erreicht wird, die derart ist, dass eine Temperatur- und/oder eine Spannungsänderung in einem der Teilbereiche (5.1 , 5.2) keinen Einfluss auf einen benachbarten Teilbereich 5.2, 5.1 ) bzw. die benachbarten Teilbereiche hat und dass im Fehlerfall keine Verbindung zwischen den Teilbereichen (5.1 , 5.2) auftritt.
8. Feldgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontroll-/Auswerteeinheit in einem Teilbereich (5.1 , 5.2) des FPGA- Bauteils (1 ) permanent konfiguriert ist.
9. Feldgerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedem Messpfad (MP1 , MP2) bzw. jedem Teilbereich (5.1 , 5.2) ein aus einer Spirale bestehendes Sende-/Empfangselement (2.1 , 2.3) zugeordnet ist.
PCT/EP2012/064042 2011-08-19 2012-07-18 FELDGERÄT ZUR BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PHYSIKALISCHEN ODER CHEMISCHEN PROZESSGRÖßE IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK WO2013026631A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/238,589 US9964555B2 (en) 2011-08-19 2012-07-18 Field device for determining or monitoring a physical or chemical process variable in automation technology

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011081268A DE102011081268A1 (de) 2011-08-19 2011-08-19 Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik
DE102011081268.7 2011-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013026631A1 true WO2013026631A1 (de) 2013-02-28

Family

ID=46639462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2012/064042 WO2013026631A1 (de) 2011-08-19 2012-07-18 FELDGERÄT ZUR BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PHYSIKALISCHEN ODER CHEMISCHEN PROZESSGRÖßE IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9964555B2 (de)
DE (1) DE102011081268A1 (de)
WO (1) WO2013026631A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9964555B2 (en) 2011-08-19 2018-05-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Field device for determining or monitoring a physical or chemical process variable in automation technology

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111732A1 (de) * 2012-12-03 2014-06-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Antennenvorrichtung zur Übertragung von Daten eines Füllstandsmessgeräts

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008046696A2 (de) 2006-10-17 2008-04-24 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg System zur flexiblen konfiguration von funktionsmodulen
WO2009062954A1 (de) 2007-11-14 2009-05-22 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg FELDGERÄT FÜR DIE BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE IN DER PROZESSAUTOMATISIERUNG
US20090218701A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Broadcom Corporation Inductively coupled integrated circuit with magnetic communication path and methods for use therewith
US20100069000A1 (en) * 2007-02-23 2010-03-18 Nec Corporation Semiconductor device performing signal transmission by using inductor coupling
US7852186B2 (en) 2006-08-28 2010-12-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coil transducer with reduced arcing and improved high voltage breakdown performance characteristics
WO2011023469A2 (de) 2009-08-27 2011-03-03 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Feldgerät zur bestimmung oder überwachung einer physikalischen oder chemischen variablen
DE102010002346A1 (de) 2009-10-12 2011-04-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße
DE102010043706A1 (de) 2010-07-05 2012-01-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62500048A (ja) * 1984-08-13 1987-01-08 バ−ク，ハワ−ド・ロイ ソリツド・ステ−トｎｍｒプロ−ブ
US5867535A (en) * 1995-08-31 1999-02-02 Northrop Grumman Corporation Common transmit module for a programmable digital radio
US7570144B2 (en) * 2007-05-18 2009-08-04 Chartered Semiconductor Manufacturing, Ltd. Integrated transformer and method of fabrication thereof
DE102011081268A1 (de) 2011-08-19 2013-02-21 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße in der Automatisierungstechnik

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7852186B2 (en) 2006-08-28 2010-12-14 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Coil transducer with reduced arcing and improved high voltage breakdown performance characteristics
WO2008046696A2 (de) 2006-10-17 2008-04-24 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg System zur flexiblen konfiguration von funktionsmodulen
US20100069000A1 (en) * 2007-02-23 2010-03-18 Nec Corporation Semiconductor device performing signal transmission by using inductor coupling
WO2009062954A1 (de) 2007-11-14 2009-05-22 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg FELDGERÄT FÜR DIE BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE IN DER PROZESSAUTOMATISIERUNG
US20090218701A1 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Broadcom Corporation Inductively coupled integrated circuit with magnetic communication path and methods for use therewith
WO2011023469A2 (de) 2009-08-27 2011-03-03 Endress+Hauser Gmbh+Co.Kg Feldgerät zur bestimmung oder überwachung einer physikalischen oder chemischen variablen
DE102010002346A1 (de) 2009-10-12 2011-04-14 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße
DE102010043706A1 (de) 2010-07-05 2012-01-05 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9964555B2 (en) 2011-08-19 2018-05-08 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Field device for determining or monitoring a physical or chemical process variable in automation technology

Also Published As

Publication number Publication date
US9964555B2 (en) 2018-05-08
DE102011081268A1 (de) 2013-02-21
US20140214366A1 (en) 2014-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0547563B1 (de) Leiterplattenantenne
EP2818031B1 (de) Planarer übertrager
DE102007044604A1 (de) Elektrisches Vielschichtbauelement
EP2888746B1 (de) Planarer übertrager
WO2013026631A1 (de) FELDGERÄT ZUR BESTIMMUNG ODER ÜBERWACHUNG EINER PHYSIKALISCHEN ODER CHEMISCHEN PROZESSGRÖßE IN DER AUTOMATISIERUNGSTECHNIK
DE102005062802A1 (de) Elektronik-Sicherheits-Modul
DE102009042940A1 (de) Positionsmesseinrichtung mit sich mehrfach kreuzender Senderwindungsanordnung
DE102017113905A1 (de) Schaltungsanordnung zur Auswertung von zumindest zwei Schaltzuständen eines Betätigungselementes, Verfahren zum Betreiben einer Schaltungsanordnung sowie Schaltvorrichtung
DE102010002346A1 (de) Feldgerät zur Bestimmung oder Überwachung einer physikalischen oder chemischen Prozessgröße
DE102017221883A1 (de) Ermittlung einer Drehzahl und einer Drehrichtung eines drehbaren Bauteils
DE102012213092B3 (de) Übertragungsvorrichtung und Sensor-System
DE102008004470A1 (de) Elektrische Schaltungsanordnung mit konzentrierten Elementen in Mehrlagensubstraten
DE102004022755A1 (de) Mehrschichtige Substratanordnung zur Reduzierung der Layout-Fläche
DE19739962A1 (de) Planare, gekoppelte Spulenanordnung
DE102020112985A1 (de) IO-Link-Adapter
EP2200411A1 (de) Leiterplatte
DE2835353C2 (de) Verfahren zur Feststellung des Versatzes zwischen Kontaktlöchern und Leiterbahnen bei einer Leiterplatte sowie eine Leiterplatte zur Verwendung in diesem Verfahren
DE3727854C2 (de)
DE102007029127A1 (de) Richtkoppler mit induktiv kompensierter Richtschärfe
DE10048440A1 (de) Anzeigemodul zur Bildung eines aus mehreren benachbart zueinander angeordneten und optisch gekoppelten Anzeigemodulen aufgebauten Anzeigeelements sowie Anzeigeelement
DE102023202516A1 (de) Induktive Sensoranordnung
WO2022122536A1 (de) Leiterplatte für elektronische schaltungen
EP3884240A1 (de) Magnetisches positionssensorsystem und sensormodul
WO2009124561A1 (de) Verfahren zur sicherheitstechnischen fehlerbetrachtung für ein netzwerk und netzwerk
DE202007015800U1 (de) Sensoranordnung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12743936

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14238589

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12743936

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1