WO2018028932A1 - Treiberschaltung, damit gebildete umformerelektronik und damit gebildetes messsystem - Google Patents

Treiberschaltung, damit gebildete umformerelektronik und damit gebildetes messsystem Download PDF

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WO2018028932A1
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Robert Lalla
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Endress+Hauser Flowtec Ag
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    • GPHYSICS
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    • G01F1/8436Coriolis or gyroscopic mass flowmeters constructional details signal processing

Definitions

  • the invention relates to a driver circuit for a, in particular inductive, load circuit and a thus formed, esp. Intrinsically safe, converter electronics or a, esp. Designed as a two-wire field device and / or virbonisches, measuring system with such a converter electronics.
  • measuring signals which are analog or digitally representing measured value signals are installed locally or close to the process
  • the respective measured variables to be detected may be, for example, a mass flow rate or a mass flow rate, a
  • a flowable for example, liquid, powder, vapor or gaseous medium, which in a corresponding process container, such. a pipeline or a tank, is managed or kept.
  • Further examples of such field devices known per se to the person skilled in the art are i.a. in DE-A 39 34 007, EP-A 1 058 093, EP-A 1 158 289, EP-A 525 920, EP-A 984 248, US-A 37 64 880, US Pat.
  • WO-A 02/086426 WO-A 02/103327, WO-A 02/45045, WO-A 2004/048905, WO-A 2005/040735, WO-A 2006/130087, WO-A WO 2010/014102, WO-A 88/02476, WO-A 88/02853 or WO-A 95/16897 describe in detail and in detail.
  • the measuring systems shown therein each have a physical-electrical transducer for detecting the respective measured variable (s) as well as an electrically connected, mostly from the outside with electrical power supplied converter electronics with a transducer
  • the field devices further comprise an electronics housing, which may be used, such as for accommodating electronic components forming transducer electronics.
  • an electronics housing which may be used, such as for accommodating electronic components forming transducer electronics.
  • proposed in US-A 63 97 683 or WO-A 00/36379 can be arranged away from the transducer and connected to this only via a flexible conduit or such.
  • EP-A 903 651 or EP-A 1 008 836 is arranged directly on the transducer or the transducer housed separately Meßwandler housing.
  • the transducer is intended in each case to be inserted into a wall of the container leading the medium or in the course of each medium leading line, such as a pipe, and serves to at least one electrical measurement signal representing the at least one measured variable produce.
  • the driver signal may be, for example, an analogue or else a suitably clocked binary signal which is suitably regulated with regard to a current intensity, a voltage level and / or a signal frequency.
  • a suitably clocked binary signal which is suitably regulated with regard to a current intensity, a voltage level and / or a signal frequency.
  • Driver signal by means of a, for example, predominantly inductive, actuator or actuator in a measuring the measurement useful measurement effect accordingly converting, transducers are in particular on the echo principle operating RF transceiver or the measurement of flowing media serving flow transducers with at least one called by the driver signal, magnetic field generating coil, for example, vibration transducer with at least one vibrating measuring tube and an electro-mechanical vibration generator acting on it, or at least one driven by the drive signal ultrasonic transmitter, etc. to call.
  • a driver circuit shown in US-A 201 1/0271756 of the type in question u.a. a signal generator with a frequency control input, with an amplitude control input and a signal output, and a power amplifier with a
  • the signal generator is set up at the signal output of an at least temporarily periodic, possibly also at least temporarily harmonic electrical analog signal with a voltage applied to the frequency control input - for example, of the measuring and control circuit
  • Signal generator with the signal input of the output stage and the load output of the output stage with a - formed here as part of an electro-mechanical or electro-magnetic actuator of a physical-electrical transducer or formed by at least one coil - load circuit electrically connected such that the current the load current output by the output stage is dependent on the voltage and / or the current of the electrical analog signal output by the signal generator and that the load voltage across the load circuit drops.
  • the at least one measuring signal is fed in the further course of the aforementioned measuring and control circuit provided in the converter electronics.
  • the measuring and control circuit is set up for this purpose
  • measuring systems of the type described are usually connected to one another via a data transmission system connected to the converter electronics and / or to a corresponding (central) evaluation unit formed, for example, by process control computers, to which the measured value signals e.g. via (4 mA to 20 mA) -Stromschleife and / or send via digital data bus and / or from which they receive operating data and / or control commands in a corresponding manner.
  • process control computers serve here, esp. Serial, field bus systems, such. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS and the corresponding transmission protocols.
  • the transmitted measured value signals can be further processed and used as corresponding measurement results, e.g. visualized on monitors or e.g.
  • Transducer electronics also the instantaneous measurement via the same pair of electrical lines to a provided in the external electrical power supply and / or electrically coupled evaluation unit transmits.
  • Examples of such measuring systems which may also be intrinsically safe, two-wire field devices, besides the aforementioned US-A 201 1/0271756 and others also WO-A 05/040735, WO-A 04/048905, WO-A 02/45045 WO-A 02/103327, WO-A 00/48157, WO-A 00/26739, WO-A 94/20940, US-B 67 99 476, US-B 65 77 989, US Pat -B 66 62 120, US-B 65 74 515, US-B 65 35 161, US-B 65 12 358, the
  • a particular problem of such two-wire field devices is also that one of the
  • Transformer electronics at least nominally implementable or to be implemented, available electrical power during operation in a practically unpredictable manner can vary over a wide range.
  • Measuring systems of the type in question are also often designed so that they meet the requirements for intrinsic explosion safety. Accordingly, such a field device is operated only with such a low electrical power, that in the absence of reaching the ignition conditions sparks or electric arc not triggered or that within the field device also selectively no ignition temperatures can be achieved.
  • Intrinsically more secure explosion protection is given, for example, according to the European standards EN 50 014 and EN 50 020 or the type of protection "intrinsic safety (Ex-i)" defined therein is met when electronic devices, thus field devices, are designed so that therein maximum occurring electrical currents, voltages and powers given current,
  • the voltage may e.g. passively by zener diodes, the current, for example, namely the load current already described, passively by appropriate
  • Limiting resistors and the (maximum available) power by appropriate combination of active and / or passive voltage and current limiting components are kept below the specified limits.
  • it may therefore occasionally occur that the actually required for an optimal operation of the load transformer load circuit current of the load current by means of the output stage of the driver circuit is no longer set, thus sometimes not feeding the transducer driver signal with the required Signal quality can be supplied, for example, for the occasional case that the currently available electrical power in relation to the current in the driver circuit for actual operation actually required power due to measuring system related limitations is too low, or in the event that Due to a too low signal level of the measuring signal from the measuring and control circuit control commands or setting parameters are sent to the driver circuit, which leads to overdriving of the output stage with a distortion of the Las tstroms or the load voltage (clipping) can lead.
  • Such overload situations of the driver circuit can, in the case of a trained as two-wire field device measuring system, inter alia due to a minimum amount of the measured variable to be detected and / or in the case of a formed by a transducer vibration type, possibly also intrinsically safe designed vibronic measuring system due to a very high and / or rapidly increasing mechanical damping of the excited mechanical
  • Vibrations of at least one measuring tube occur, as they. et al when measuring a high viscosity liquid and / or a dispersion, e.g. a liquid containing gas, or at too high mutual induction in the (inductive) load circuit or during start-up of the measuring system are observed.
  • a high viscosity liquid and / or a dispersion e.g. a liquid containing gas
  • a dispersion e.g. a liquid containing gas
  • Control circuit continuously measured and evaluated both the output of the output stage, thus falling across the load circuit load voltage and driven by the power amplifier or flowing through the load circuit load current.
  • a predetermined representing a maximum allowable load current threshold value or the load voltage a predetermined
  • threshold voltage representing the load voltage is exceeded, or if an electrical power currently converted in the load circuit exceeds a threshold value which is predetermined for this purpose and represents a maximum permissible power, a correspondingly reduced threshold is applied
  • Prescribed amplitude value for each set vibration amplitude of the at least one measuring tube or transmitted from the measuring and control circuit to the driver circuit is that it requires additional electronic components and assemblies, e.g. a traversed by the load current, thus retroactively on the driver circuit sense resistor for a load current proportional measuring voltage and at least two additional A / D converter for the digitization of load current or voltage, in turn, the power consumption of
  • an object of the invention is to provide an appropriate for measuring systems with active transducer, hence also for two-wire field devices and / or for vibronic measurement systems, suitable driver circuit in which avoided without direct measurement of the load current réelle overload situations or at least detected early and thus can be quickly switched off again; this in particular in such a way that a continuous overdriving of the respective output stage or an unrecognized or continuous operation of the output stage can be avoided in a non-linear saturation region.
  • the invention consists in a driver circuit, comprising: a
  • Signal generator with a frequency control input, with an amplitude control input and with a signal output, one - for example by means of a (bipolar) DC voltage
  • the signal generator is particularly adapted to the signal output of an at least temporarily periodic - for example, at least temporarily harmonious - electrical analog signal with a by an am
  • the output stage of the driver circuit according to the invention is adapted to load current with one of a signal voltage through a circuit involving the same load output and / or to drive a signal current of an electrical input signal applied to the signal input and to provide a load voltage at a load output which is dependent on the current intensity of the load current.
  • the amplitude control of the driver circuit according to the invention is adapted to
  • an amplitude deviation namely a - relative or absolute - deviation between a pending on the amplitude input amplitude actual value and one, for example, held in the amplitude control and / or transmitted to this
  • the amplitude control is set up to periodically determine an indicator value that signals whether an amount of an am
  • Voltage measuring input applied voltage is too high, namely whether the amount has a, for example, held in the amplitude control and / or transmitted to this threshold exceeded, and using the same indicator value one, esp. Reducing or minimizing the amplitude deviation serving and / or digital,
  • Amplitude output an amplitude control sequence namely to output a sequence of sequentially calculated amplitude control values.
  • the signal output of the signal generator to the signal input of the output stage and the load output of the output stage with theistsmeßeingang the amplitude control electrically connected, such that the current strength of the output power output by the output current of the voltage and / or current of the signal generator is dependent output electric analog signal and that the load voltage is applied to the voltage measuring input of the amplitude control, and is also the amplitude output of the amplitude control with the
  • Amplitude control input of the signal generator electrically connected, such that the
  • Voltage and / or current amplitude of the analog signal are predetermined by applied to the amplitude control input amplitude control values of the amplitude control sequence.
  • the invention consists in a converter electronics with such a driver circuit and with a, for example, formed as part of an electro-mechanical or electro-magnetic actuator of a physical-electrical transducer and / or formed by at least one coil, load circuit.
  • the load output of the output stage is electrically connected both to the voltage measuring input of the amplitude controller and to the load circuit, such that the load voltage is applied both to the voltage source
  • Voltage input of the amplitude control is applied as well as above the load circuit drops.
  • the invention consists in a measuring system with such, for example, intrinsically safe, converter electronics and with a transducer connected to the same electronic converter transducer, which is adapted to at least one physical measured variable, namely, a mass flow rate and / or a density and / or a viscosity of a fluid carried in a pipeline or a level of a free-standing medium held in a container to be detected and converted into a corresponding measurement signal, such that the measurement signal of a change n termeer physical measured variable with a change of at least one signal parameter, for example, a signal amplitude, a signal frequency and / or a phase angle follows.
  • a signal parameter for example, a signal amplitude, a signal frequency and / or a phase angle
  • the amplitude control is set up to determine a temporal proportion with which the measuring voltage is altogether too high for a given measuring interval and that the amplitude control is set up to determine the indicator value in this way in that this same temporal component is quantified, for example relative or with respect to the same measurement interval.
  • Measuring voltage at least temporarily have a periodic course, for example, such that the load voltage or the measuring voltage over a period of at least two periods with a predetermined, namely the frequency control value corresponding frequency changes.
  • the amplitude control is set up to calculate a respective next amplitude control value for an excessively high amount of the measuring voltage such that the same amplitude control value is smaller than a respectively preceding amplitude control value.
  • the amplitude control is arranged to determine the indicator value so that it indicates whether the amount of voltage applied to the voltage measuring input is too low, namely whether the amount has fallen below at least the threshold.
  • the amplitude control is set up to calculate amplitude control values in such a way that if the measurement voltage is too low, successive amplitude control values of the
  • Amplitude control sequence for example, successively increased.
  • the amplitude control is set up, one weighted by the indicator value
  • the amplitude control is set up to calculate an amplitude setpoint weighted with the indicator value, such that the same weighted amplitude setpoint is smaller than the amplitude setpoint if the measured voltage is too high.
  • the amplitude control is set up to determine to what extent the measuring voltage is too high or to quantify an extent by which the measuring voltage is too high.
  • the amplitude control is adapted to determine the indicator value such that the same indicator value quantifies an extent by which the measuring voltage is too high. According to a tenth embodiment of the driver circuit of the invention it is provided that the
  • Amplitude control having a first comparator with a non-inverting voltage input and with an inverting voltage input, wherein theistsmeßeingang the amplitude control is formed by means of the same non-inverting voltage input, and in which a first reference voltage is applied to the inverting voltage input.
  • Amplitude control comprises a second comparator having a non-inverting voltage input and with an inverting voltage input, wherein theistsmeßeingang the amplitude control is formed by means of the same inverting voltage input and wherein the non-inverting voltage input is applied to a deviating from the first reference voltage second reference voltage.
  • the load circuit comprises a coil
  • the load circuit esp. Limiting the load current to intrinsic safety of the load circuit or the transformer electronics ensuring current has useful, resistive element.
  • this further comprises a two-wire connection circuit for connecting the converter electronics to a remote evaluation and supply unit.
  • the two-wire connection circuit is set up for the operation of the driver circuit required electrical power from the evaluation and supply unit, for example via (4 mA to 20 mA) current loop to obtain.
  • the two-wire connection circuit is set up for measuring data generated by the measuring and control circuit to the evaluation and supply unit, in particular by modulation of a current flowing in the two-wire connection circuit and / or the provision of electrical power for the
  • this further comprises a measuring and control circuit with a Meßsignaleingang, with one, for example, digital, frequency output and with a, for example digital, amplitude output,
  • the measuring circuit is set up to determine both a signal frequency and a signal amplitude from an input signal present at the measuring signal input,
  • the measuring and control circuit is further adapted to the amplitude output an amplitude sequence, namely a sequence of based on the input signal, for example, the signal amplitude of the input signal quantifying and / or digital, amplitude values and am Frequency output a frequency sequence, namely a sequence of based on the input signal, for example, output a quantifying and / or digital, frequency values quantifying a signal frequency to be set for the input signal.
  • Signal generator of the driver circuit is electrically connected, such that the at the
  • Frequency control input applied frequency control value corresponds to a frequency value of the frequency sequence that the amplitude output of the measuring and control circuit to the amplitude input of the amplitude control of the driver circuit is electrically connected, such that the pending at their amplitude input amplitude actual value corresponds to an amplitude value of the amplitude sequence and that the transducer with the Meßsignaleingang the measuring and control circuit is electrically coupled, such that the measuring and control circuit receives the at least one measuring signal and that both the frequency and the amplitude sequence of the measuring signal is dependent.
  • This embodiment of the invention further provides that the transducer is electrically and / or electro-magnetically coupled to the load circuit, such that a time course of the measurement signal of a time profile of the load current and / or the load voltage is dependent, for example, such a signal frequency of the measurement signal is from a frequency of
  • Load current or the load voltage is dependent and / or such that a signal amplitude of the measurement signal of the current strength of the load current and / or the voltage level of the load voltage is dependent and / or that the transducer, for example, with a coil of the Load circuit interacting magnet mechanically connected, measuring tube, which is adapted to lead a fluid medium, for example, to be flowed through by a fluid and medium while being vibrated or that the transducer has a permanent magnet, which is incorporated with a incorporated into the load circuit coil
  • the measuring and control circuit can also be set up to determine the digital and / or analog measured values representing at least one physical measured variable based on the measuring signal.
  • this further includes a, esp. Removed from the converter electronics, evaluation and supply unit, the converter electronics is connected to the same evaluation and supply unit.
  • Transformer electronics for the operation of the driver circuit required electrical power from the evaluation and supply unit relates.
  • Transformer electronics generated by the measuring and control circuit measured data, for example, each one Massend urchflußrate of flowing medium in a medium mass flow measurements, each having a density of a medium density measurements, or in each case a viscosity of a medium representing viscosity readings on the
  • Evaluation and supply unit for example, by modulation of a current flowing in a two-wire connection circuit provided in the converter electronics, is transmitted.
  • a basic idea of the invention is an imminent or actually occurring overload situation for the driver circuit, accompanied by a distortion of the load current indirectly, namely by exceeding correspondingly predetermined threshold values by the meanwhile adjusting, possibly still not distorted load voltage very quickly to detect.
  • the driver circuit can be returned to a linear operating range in a very simple yet effective manner.
  • An advantage of the invention is i.a. The fact that the detection of the overload situation can be realized on the one hand very cost-effective and on the other hand with a very low demand for additional electrical power.
  • a further advantage of the invention is also to be seen in that the inventive detection of overload situations in driver circuits can also be integrated into already established circuit concepts. For vibronic measuring systems
  • FIG. 2 schematically in the manner of a block diagram, a variant of an embodiment
  • Measuring system with a converter electronics and an active transducer connected thereto.
  • FIG. 3 schematically in the manner of a block diagram for a converter electronics according to FIG. 2, thus a measuring system according to FIG. 1 suitable driver circuit for - here as a transducer of the vibration type with at least one oscillating measuring tube trained - active transducer;
  • FIG. 4 schematically in the manner of a block diagram, a design variant for a
  • FIG. 5 shows a time course of a in a driver circuit according to FIG. 3 or 4
  • Fig. 1 and 2 is in a (not shown) process line, such as a pipeline of an industrial plant, insertable, for example by means of a Coriolis mass flowmeter, density meter, Viskosticiansmeß réelle or the like formed, measuring system for flowable, esp. Fluid or pourable, media, shown, which serves in the embodiment shown here to measure and / or monitoring at least one further physical quantity of a guided or flowed in the pipeline medium, such as a
  • Mass flow rate, density, viscosity or the like includes a via a
  • the transducer is particularly adapted to detect the at least one physical quantity to be measured and in the corresponding, for example, electrical, measuring signal to convert, so n bosses measurement signal a change näaji physical quantity with a change of at least one Signal parameters, for example, a signal amplitude, a signal frequency and / or a phase angle follows.
  • the transducer one, for example by means of at least one sensor 51 or, as indicated in Fig. 2 by means of another (second), for example, the sensor 51 identical sensor 52 formed sensor arrangement provided.
  • the at least sensor 51 may be
  • At least one coil L sens having, vibration sensor for detecting mechanical vibrations of the
  • the measuring signals s1, s2 supplied by the sensor arrangement can be oscillation measuring signals.
  • the transducer MW is also a one - here of the
  • Transformer electronics UE supplied - electrical, for example, bipolar and / or at least temporarily periodic, driver signal e1 or its electrical signal power by means of an actuator 41, for example, an electro-mechanical, electro-acoustic or electromagnetic exciter, in a detecting the measured variable Measurement effect - such as Coriolis forces or induced voltages in the medium - corresponding active transducer.
  • an actuator 41 for example, an electro-mechanical, electro-acoustic or electromagnetic exciter
  • the transducer MW may include a flow transducer, such as a vibration type transducer, having a fluid flow therethrough, in accordance with the medium to be measured, such as a liquid and / or gas, having a measuring tube adapted to carry a fluid fluid in particular through which a fluid medium flows and during which it is vibrated, and with an electro-mechanical vibration generator acting thereon, a magnetic-inductive measuring transducer for conductive liquids or at least one acoustic transmitter
  • Ultrasonic transducer for fluids be or, for example, a working on the echo principle RF transceiver for electromagnetic microwaves.
  • the transducer MW is of the vibration type for flowing media
  • the transducer is at least one by means of, for example, an electrodynamic vibration exciter and / or by means of a plunger anchor Coil arrangement (L exc ) formed, therefore inductive, actuator 41 excited to mechanical vibrations measuring tube 10 has.
  • oscillations serve those that due to Coriolis forces in the medium flowing through the transducer dependent on a current mass flow rate waveform and / or dependent on an instantaneous density of the medium guided in the transducer frequency and / or one of a current viscosity of the
  • Mewßwandlers be housed within a transducer housing 100.
  • the, esp. Programmable and / or remote parameterizable are housed within a transducer housing 100.
  • Umformer-Elektronik ME also be designed so that they in the operation of the measuring system with a parent (not shown here) electronic data processing system, such as a programmable logic controller (PLC), a personal computer and / or a workstation, via data transmission system, such as a fieldbus system and / or wirelessly by radio, measuring and / or other operating data can exchange, such as current measurements or the control of the measuring system serving adjustment and / or
  • PLC programmable logic controller
  • the converter electronics UE for example, such
  • the converter electronics UE here further be designed so that they can be electrically connected via a, for example, configured as a 4-20 mA current loop, two-wire connection 2L with the external electronic data processing system and are supplied with electrical energy and measurements for
  • the converter electronics UE can also be connected to connect the converter electronics to the two-wire connection 2L
  • Supply unit transmitted, for example by (load) modulation of the
  • the converter electronics UE for example also intrinsically safe and / or nominally operated with a maximum power of 1 W or less, as shown schematically in the manner of a block diagram in FIGS. 2, 3 and 4, respectively, further in particular the generation of the aforementioned driver signal e1 or the driving of the actuator 41, driver circuit Exc.
  • the same driver circuit Exc is according to a further embodiment of the invention with a further provided in the converter electronics UE - here as part of the aforementioned actuator 41 of a physical-electrical transducer trained and / or formed by at least one coil L exc - load circuit LC electrically connected.
  • the load circuit further, esp. Limiting the load current to a Intrinsic safety of the load circuit or the thus formed converter Elektornik ensuring current strength serving, resistance element R ex -i provided.
  • the driver circuit Exc comprises, as shown schematically in FIGS. 3 and 4, a signal generator SIN formed, for example by means of a digital signal processor and / or by means of a digital-to-analog converter, with a frequency control input (f se t) with a
  • Signal generator SIN is adapted to the signal output at least a periodically periodic, for example, at least temporarily harmonious, electrical
  • Vibration type acts, Namely Frequenz concedewert fsoi_i_ example, one to be stimulated by means of the driver circuit Exc, thus serving as réellehaf useful frequency
  • the driver circuit by means of a, for example, bipolar,
  • the same DC voltage U Tr can, for example, also operating and / or
  • the final stage Tr is in particular set up by a same load output
  • a load current i e i (t) with one of a signal voltage and / or a signal current applied to the signal input, for example, bipolar and / or at least temporarily periodic electrical input signal dependent current intensity and the same load output u e load (u e) t) with a voltage magnitude dependent on the current intensity of the load current i e i (t).
  • the output stage Tr serves to convert the electrical input or control signal applied to its signal input into a corresponding electrical output signal (ei) at the load output, namely to amplify the input signal, so that the corresponding one, possibly only an amplitude modulation
  • the output signal corresponding to the input signal has an electrical output which is higher than an electrical power of the input signal at a time course which otherwise corresponds to a time characteristic of the input signal.
  • the signal input of the output stage Tr is also electrically connected to the signal output of the signal generator SIN so that the current intensity of the load current i e (t) output by the output stage is dependent on the voltage u sin (t). and / or the current i sin (t) of the electrical analog signal output by the signal generator SIN or that the signal output by the signal generator Amplified analog signal by means of the power amplifier Tr and in the output at the load output
  • the load voltage u e (t) may for example be designed so that it at least temporarily has a periodic course, esp. Namely such that the load voltage u e (t) over a period of at least two periods with a predetermined, namely the frequency control value f se t corresponding frequency (f exc ) changes.
  • a predetermined namely the frequency control value f se t corresponding frequency (f exc ) changes.
  • the current intensity of the load current ie (t) for example, the peak value or the rms value, or the voltage level of the load voltage u e (t), for example, their peak value or their RMS value, respectively to a respective predetermined setpoint or to set a Amplitude of the driver signal e1 has the inventive
  • Driver circuit Exc also a - for example, at least partially by means of the aforementioned microprocessor and / or by means of the aforementioned signal processor
  • the amplitude control AMP of the driver circuit Exc according to the invention is additionally set up to periodically produce an amplitude deviation .DELTA. ⁇ , namely a deviation, relative or absolute, between a voltage applied to the amplitude input
  • the same amplitude setpoint X NO M can for example be stored directly in the amplitude control AMP and / or, as also indicated in FIG. 3, transmitted by the measuring and control circuit during operation to the amplitude control.
  • the amplitude control AMP is set up, recurring one - here a currently shield confusende or by means of the output stage actually aus Kunststoffbare amplitude of the analog signal, for example, namely, an actually controllable maximum
  • Amplitude control in turn is electrically connected to the amplitude control input of the signal generator, such that the voltage and / or current amplitude of the analog signal by amplitude control values (X se t) applied to the amplitude control input
  • the above-described transducer MW may, for example, be electrically and / or electro-magnetically coupled to the load circuit, such that a time characteristic of the measuring signal is dependent on a time profile of the load current i e (t) and / or the load voltage. such that a signal frequency of the measuring signal of a frequency of the load current or the load voltage u e (t) is dependent and / or that a
  • Voltage height u e (t) of the load voltage is dependent.
  • a mechanically connected to the respective measuring tube 10 magnet with an integrated into the load circuit LC coil L exc interact, namely with this electro be magnetically coupled.
  • the magnet may be, for example, a, in particular rod-shaped or cup-shaped, permanent magnet.
  • the converter electronics for processing measuring signals supplied by the transducer, the converter electronics according to a further embodiment of the invention further comprises a measuring and control circuit DSV.
  • the same measuring and control circuit DSV is, as shown schematically in Fig. 3, with the
  • Inverter MW in operation the at least one measured variable, such. a mass flow rate, to determine representative measured values and output accordingly, for example in the form of digital values.
  • the generated by the transducer - for example, each as
  • oscillation frequency f exc of the at least one oscillating measuring tube corresponding signal frequency are, as shown in Fig. 2, the converter electronics UE and the measuring and control circuit DSV provided therein where they are first preprocessed by means of a corresponding input circuit, for example, namely pre-amplified, filtered and digitized, in order to then be able to be suitably evaluated.
  • the measuring and control circuit DSV accordingly at least one Meßsignaleingang and the measuring circuit is further adapted to a voltage applied to the Meßsignaleingang
  • Input signal to determine both a signal frequency and a signal amplitude.
  • the measuring and control circuit DSV has a-digital or analog-frequency output and a-digital or analog-amplitude output.
  • the measuring and control circuit DSV is also adapted to the amplitude output an amplitude sequence, namely a sequence of reference to Input signal determined, for example, the signal amplitude of the input signal quantifying and / or digital, amplitude values X se t and at the frequency output a
  • Frequency sequence namely a sequence of determined based on the input signal, for example, a frequency to be set for the input signal signal frequency and / or digital, frequency values f S T spend.
  • Frequency control input of the signal generator SIN of the driver circuit Exc is electrically connected, such that the applied to the frequency control input frequency control value F se t a frequency value f
  • the amplitude output of the measuring and control circuit DSV can also be electrically connected to the amplitude input of the amplitude control AMP of the driver circuit Exc, such that the amplitude actual value X
  • the transducer is also with the
  • the measuring and control circuit electrically coupled, such that the measuring and control circuit receives the at least one measuring signal and that both the frequency and the amplitude sequence of the measuring signal is dependent.
  • the frequency values of the frequency sequence can be a vibration frequency of vibrations of the at least one measuring tube to be set, for example by means of the driver signal e1 generated by the driver circuit Exc a resonant frequency of the at least one measuring tube to be excited
  • the amplitude values of the amplitude sequence correspond or may correspond to a vibration amplitude of vibrations of the at least one measuring tube to be respectively set by means of the driver signal.
  • the measuring and control circuit is further configured based on the measuring signal to determine the at least one physical measured variable representing - analog and / or digital - measured values.
  • the measuring and control circuit DSV by means of a provided in the converter electronics UE, for example by means of a digital signal
  • the program codes may e.g. be persistently stored in a non-volatile data memory EEPROM of the microcomputer and when starting it into a, e.g. integrated in the microcomputer, volatile
  • Digital signals are to convert, cf. this, for example, the aforementioned
  • the measuring and control circuit DSV can also communicate with the driver circuit Exc, for example, in addition to the measuring transducer during operation, for example, in order accordingly to take account of amplitude control values (X exc ) generated in the calculation of the measured values.
  • Reception circuit COM can - as well as from a synopsis of Figs. 1 and 2 readily apparent - be accommodated, for example, in a corresponding, especially impact and / or explosion proof and / or hermetically sealed, electronics housing 200.
  • a synopsis of Figs. 1 and 2 readily apparent - be accommodated, for example, in a corresponding, especially impact and / or explosion proof and / or hermetically sealed, electronics housing 200.
  • the measuring system internally generated status messages, such as an error message or an alarm on site, the measuring system can further at least temporarily with the measuring and
  • Control circuit communicating display and control HMI have, such as in a previous electronics housing 200 behind an appropriately provided therein window placed LCD, OLED or TFT display and a corresponding input keyboard and / or a touch screen.
  • the electrical connection of the transducer MW to the converter electronics UE can be done by means of appropriate leads, which from the electronics housing 200, for example via cable feedthrough.
  • the leads may be at least partially as electrical, at least partially formed in wrapped by an electrical insulation wires, e.g. inform of "twisted pair" cables, ribbon cables and / or
  • Coaxial cables Alternatively or in addition to the connecting lines can at least in sections, by means of traces of a, especially flexible, optionally painted
  • the amplitude control of the driver circuit according to the invention further comprises, in particular high-impedance or a
  • the amplitude control is in particular also adapted to determine recurring an indicator value J, which signals whether a
  • U M of a voltage applied to the voltage measuring input Uu (i) is too high, namely whether the amount
  • U M has exceeded a predetermined threshold U T HI (U M > U TH1 ).
  • Amplitude control AMP also also set up at too high an amount U M of
  • the amplitude control is also adapted to determine to what extent the measuring voltage is too high or to quantify an extent by which the measuring voltage is too high, for example, by how much an amount of a voltage amplitude the measuring voltage is above the threshold UTHI and / or for how long the amount of the measuring voltage within a predetermined time interval above the threshold U T HI, or the amplitude control is also adapted to the
  • Indicator value J to be determined so that this quantifies an extent to which the measuring voltage, and thus the load voltage u e (t) is too high.
  • a time interval ⁇ -1 can be determined with which the measuring voltage u M (t) or the load voltage u e (t) for
  • predetermined - for example, past or recent - measuring interval .DELTA. ⁇ ⁇ altogether is or has been high, and based on the indicator value J be generated by the amplitude control AMP that this same temporal share, for example, relative to or relative to the same
  • the predefined measuring interval ⁇ ⁇ can advantageously also be dimensioned to be a condition ⁇ ⁇ > f e xc "1 , in particular also a condition 20 ⁇ f exc " 1 > ⁇ ⁇ > fexc "1 , fulfilled.
  • the amplitude controller AMP can also be set up to calculate the respectively next, thus smaller amplitude control value as a function of the determined extent of the overshoot of the measuring voltage UMW, for example such that a difference between the next next amplitude control value and the previous amplitude control value is proportional to a difference between the magnitude of the (currently excessive) measurement voltage u M (t) and the threshold U T HI.
  • the amplitude control AMP is therefore arranged to
  • Amplitude control AMP initially the weighted amplitude deviation ⁇
  • _ ⁇ - can in the amplitude control AMP also a corresponding (digital) controller, for example, with at least proportionately proportional and / or at least proportionate integrating controller behavior (P controller, I controller or PI controller) implemented ,
  • the amplitude control is also inversely adapted to determine the indicator value so that it signals whether or that the amount of voltage applied to the voltage measuring input is too low, namely whether the amount at least the threshold UTHI or possibly also a correspondingly predetermined further one, namely, in comparison to the (first) threshold value U T HI lower - (second)
  • Threshold UTH2 has fallen below.
  • the amplitude control can also be configured to calculate amplitude control values in such a way that successive amplitude control values of the amplitude control sequence, for example, successively, are increased if the magnitude UM of the measuring voltage UMW, and consequently of the load voltage u e (t) is too low.
  • the aforementioned threshold value UTHI or possibly likewise required threshold value UTH2 can be maintained, for example, in the amplitude control, for example in the form of a digital default value, or, as also indicated in FIGS. 3 and 4, within the amplitude control by means of comparators on the basis of Reference voltage inputs accordingly applied reference voltages (+ U TR - U E ) or (- U m + U E ) in the form of an analog
  • Amplitude control AMP further set using the same indicator value J to calculate an amplitude control value, in particular for reducing or minimizing the amplitude deviation and / or digital, such that if the amount U M is too high
  • Amplitude deviation ⁇ are reduced, for example, successively, possibly also with a predetermined or constant increment.
  • the load output of the output stage Tr is electrically connected to the voltage measuring input of the amplitude control AMP, such that the load voltage u e (t) on
  • Voltage measuring input of the amplitude control is applied, thus serves as to be monitored with respect to the amount measurement voltage u M (t) (
  • Threshold U TH1
  • can be ensured in a very simple, yet effective manner that the power amplifier Tr or the driver circuit Exc thus formed is largely operated only within a stable workspace and that the power amplifier Tr possibly only very briefly overrides.
  • the amplitude control for determining the indicator value J has a first comparator COMP1 with a non-inverting one
  • the amplitude control may further include a second comparator COMP2 having a non-inverting voltage input and an inverting voltage input, the voltage sense input of the amplitude control also being inverted by the same

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Abstract

Die Treiberschaltung umfaßt einen Signalgenerator mit einem Frequenzsteuereingang, einem Amplitudensteuereingang und einem Signalausgang, eine Endstufe mit einem Signaleingang und einem Lastausgang sowie eine Amplitudensteuerung mit einem Amplitudeneingang, einem Amplitudenausgang und einem Spannungsmeßeingang. Der Signalgenerator ist dafür eingerichtet, an dessen Signalausgang ein zumindest zeitweise periodisches elektrisches Analogsignal mit einer durch einen am Frequenzsteuereingang anliegenden Frequenzsteuerwert vorgegebenen Signalfrequenz und einer durch einen am Amplitudensteuereingang anliegenden Amplitudensteuerwert vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromamplitude auszugeben. Die Endstufe ist dafür eingerichtet, durch einen nämlichen Lastausgang involvierenden Stromkreis einen Laststrom mit einem von einer Signalspannung und/oder einem Signalstrom eines am Signaleingang anliegenden elektrischen Eingangssignals abhängigen Stromstärke zu treiben sowie an nämlichen Lastausgang eine Lastspannung mit einer von der Stromstärke des Laststroms abhängigen Spannungshöhe bereitzustellen. Darüberhinaus ist die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet, wiederkehrend eine Amplituden-Abweichung zwischen einem am Amplitudeneingang anstehenden Amplituden-Istwert und einem Amplituden-Sollwert zu ermitteln. Zudem ist die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet, wiederkehrend einen Indikatorwert zu ermitteln, der signalisiert, ob ein Betrag einer am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu hoch ist, nämlich ob der Betrag einen Schwellenwert überschritten hat, und unter Verwendung des Indikatorwerts einen Amplitudensteuerwert zu ermitteln, derart, daß bei einem zu hohen Betrag der Meßspannung aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge verringert werden, sowie am Amplitudenausgang eine Amplitudensteuerfolge von zeitlich nacheinander berechnete Amplitudensteuerwerten auszugeben. Der Signalausgang des Signalgenerators wiederum ist mit dem Signaleingang der Endstufe und deren Lastausgang ist mit dem Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung elektrisch verbunden. Darüberhinaus ist der Amplitudenausgang der Amplitudensteuerung mit dem Amplitudensteuereingang des Signalgenerators elektrisch verbunden.

Description

TREIBERSCHALTUNG, DAMIT GEBILDETE UMFORMERELEKTRONIK UND
DAMIT GEBILDETES MESSSYSTEM
Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für eine, insb. induktive, Lastschaltung sowie eine damit gebildete, insb. eigensichere, Umformer-Elektronik bzw. ein, insb. als Zweileiter-Feldgerät ausgebildetes und/oder virbonisches, Meßsystem mit einer solchen Umformer-Elektronik.
In der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik werden zur Erzeugung von Meßgrößen analog oder digital repräsentierenden Meßwertsignalen vor Ort oder prozeßnah installierte
Meßsysteme - so genannte Feldgeräte - eingesetzt. Bei den jeweils zu erfassenden Meßgrößen kann es sich beispielsweise um einen Massendurchfluß bzw. eine Massendurchflußrate, eine
Dichte, eine Viskosität, einen Füll- oder einen Grenzstand, einen Druck, eine Temperatur etc., eines strömungs- bzw. schüttfähigen, beispielsweise also flüssigen, pulver-, dampf- oder gasförmigen, Mediums handeln, das in einem entsprechenden Prozeßbehälter, wie z.B. einer Rohrleitung oder einem Tank, geführt bzw. vorgehalten wird. Weiterführende Beispiele für derartige, dem Fachmann an und für sich bekannte Feldgeräte sind u.a. in der DE-A 39 34 007, der EP-A 1 058 093, der EP-A 1 158 289, der EP-A 525 920, der EP-A 984 248, der US-A 37 64 880, der US-A 38 78 725, der US-A 43 08 754, der US-A 43 17 1 16, der US-A 44 68 971 , der US-A 45 24 610, der
US-A 45 74 328, der US-A 45 94 584, der US-A 46 17 607, der US-A 46 56 353, der
US-A 47 68 384, der US-A 48 50 213, der US-A 49 26 340, der US-A 50 24 104, der
US-A 50 52 230, der US-A 50 68 592, der US-A 51 31 279, der US-A 52 07 101 , der
US-A 52 31 884, der US-A 53 59 881 , der US-A 53 63 341 , der US-A 54 16 723, der
US-A 54 69 748, der US-A 55 35 243, der US-A 56 04 685, der US-A 56 72 975, der
US-A 56 87 100, der US-A 57 42 225, der US-A 57 42 225, der US-A 57 96 01 1 , der
US-A 59 59 372, der US-A 60 06 609, der US-A 60 14 100, der US-A 61 40 940, der
US-B 62 36 322, der US-B 62 69 701 , der US-B 62 85 094, der US-B 63 1 1 136, der
US-B 63 97 683, der US-B 64 76 522, der US-B 64 80 131 , der US-B 64 87 507, der
US-B 65 12 358, der US-B 65 35 161 , der US-B 65 74 515, der US-B 65 77 989, der
US-B 66 62 120, der US-B 67 69 301 , der US-B 67 76 053, der US-B 67 99 476, der
US-B 72 00 503, der US-B 76 30 844, der US-A 2008/0015799, der US-A 201 1/0271756, der US-A 2015/0177192, der WO-A 2014/163635, der WO-A 00/14485, der WO-A 00/26739, der WO-A 00/36379, der WO-A 00/48157, der WO-A 00/67087, der WO-A 01/02816, der
WO-A 02/086426, der WO-A 02/103327, der WO-A 02/45045, der WO-A 2004/048905, der WO-A 2005/040735, der WO-A 2006/130087, WO-A 2010/014102, der WO-A 88/02476, der WO-A 88/02853 oder der WO-A 95/16897 ausführlich und detailliert beschrieben. Die darin gezeigten Meßsysteme weisen jeweils einen physikalisch-elektrischen Meßwandler zum Erfassen der jeweiligen Meßgröße(n) sowie eine damit elektrisch verbundene, zumeist von extern mit elektrischer Energie versorgte Umformer-Elektronik mit einer den Meßwandler
steuernden - gelegentlich auch Betriebsschaltung bezeichneten - Schaltungsanordnung sowie einer damit verbundenen, beispielsweise mittels eines Mikrocontrollers und/oder mittels eines digitalen Signalprozessors gebildeten, Meß- und Steuerschaltung zum Erzeugen von die wenigstens eine Meßgröße repräsentierenden Meßwerten auf. Zur Aufnahme von nämliche Umformer-Elektronik bildenden Elektronikbaugruppen umfassen die Feldgeräte ferner ein Elektronik-Gehäuse, das, wie z.B. in der US-A 63 97 683 oder der WO-A 00/36379 vorgeschlagen, vom Meßwandler entfernt angeordnet und mit diesem nur über eine flexible Leitung verbunden sein kann oder das, wie z.B. auch in der EP-A 903 651 oder der EP-A 1 008 836 gezeigt, direkt am Meßwandler oder einem den Meßwandler separat einhausenden Meßwandler-Gehäuse angeordnet ist.
Der Meßwandler ist jeweils dafür vorgesehen, in eine Wandung des das Medium jeweils führenden Behälters oder der in den Verlauf einer das Medium jeweils führenden Leitung, beispielsweise eine Rohrleitung, eingesetzt zu werden, und dient dazu, wenigstens ein die wenigstens eine Meßgröße repräsentierendes elektrisches Meßsignal zu erzeugen. Dafür wird der jeweilige Meßwandler, nämlich ein darin vorgesehener Aktuator (Aktor) im Betrieb des Meßsystems von einem von der in der Umformer-Elektronik vorgesehenen Treiberschaltung generierten, beispielsweise bipolaren und/oder zumindest zeitweise periodischen, Treibersignal so angesteuert, daß er in einer für die Messung geeigneten Weise auf das Medium einwirkt, um dort mit der zu erfassenden Meßgröße korrespondierende, in das wenigstens eine Meßsignal entsprechend konvertierbare Reaktionen hervorzurufen. Das Treibersignal kann dabei beispielsweise ein hinsichtlich einer Stromstärke, einer Spannungshöhe und/oder einer Signalfrequenz entsprechend geregeltes Analog- oder auch ein geeignet getaktetes Binärsignal sein. Als Beispiele für solche aktiven, also ein elektrisches
Treibersignal mittels eines, beispielsweise überwiegend induktiven, Aktuators bzw. Aktors in einen dem Erfassen der Meßgröße dienlichen Meßeffekt entsprechend umsetzende, Meßwandler sind im Besonderen nach dem Echoprinzip arbeitender HF-Sende-/Empfangswandler oder dem Messen von strömenden Medien dienende Durchfluß-Meßwandler mit wenigstens einer vom Treibersignal angesteuerten, Magnetfeld erzeugenden Spule, beispielsweise auch Meßwandler vom Vibrationstyp mit wenigstens einem vibrierenden Meßrohr und einem darauf einwirkenden elektro-mechanischen Schwingungserreger, oder wenigstens einem vom Treibersignal angesteuerten Ultraschallsender etc. zu nennen. Beispielsweise weist eine in der US-A 201 1/0271756 gezeigte Treiberschaltung der in Rede stehenden Art u.a. einen Signalgenerator mit einem Frequenzsteuereingang, mit einem Amplitudensteuereingang und mit einem Signalausgang, sowie eine Endstufe mit einem
Signaleingang und mit einem Lastausgang auf. Der Signalgenerator ist dafür eingerichtet, an dessen Signalausgang ein zumindest zeitweise periodisches, ggf. auch zumindest zeitweise harmonisches elektrisches Analogsignal mit einer durch einen am Frequenzsteuereingang anliegenden - beispielsweise nämlich von der Meß- und Steuerschaltung
gelieferten - Frequenzsteuerwert vorgegebenen Signalfrequenz und einer durch einen am
Amplitudensteuereingang anliegenden - beispielsweise nämlich ebenfalls von der Meß- und Steuerschaltung gelieferten - Amplitudensteuerwert vorgegebenen Spannungs- und/oder
Stromamplitude auszugeben, während die Endstufe dafür eingerichtet ist, durch deren Lastausgang einen Laststrom mit einem von einer Signalspannung und/oder einem Signalstrom eines am
Signaleingang anliegenden elektrischen Eingangssignals abhängigen Stromstärke zu treiben sowie eine Lastspannung mit einer von der Stromstärke des Laststroms abhängigen Spannungshöhe bereitzustellen. Bei der vorbezeichneten Treiberschaltung sind der Signalausgang des
Signalgenerators mit dem Signaleingang der Endstufe und der Lastausgang der Endstufe mit einer - hier als ein Bestandteil eines elektro-mechanischen oder elektro-magnetischen Aktors eines physikalisch-elektrischen Meßwandlers ausgebildete bzw. mittels wenigstens einer Spule gebildete - Lastschaltung elektrisch verbunden, derart, daß die Stromstärke des von der Endstufe ausgegebenen Laststroms von der Spannung und/oder dem Strom des vom Signalgenerator ausgegebenen elektrischen Analogsignals abhängig ist und daß die Lastspannung über der Lastschaltung abfällt. Zwecks des Erzeugens von die mittels des Meßsystems zu erfassende Meßgröße(n) repräsentierenden Meßwerten ist das wenigstens eine Meßsignal im weiteren Verlauf der vorbezeichneten in der Umformer-Elektronik vorgesehenen Meß- und Steuerschaltung zugeführt. Zudem ist die Meß- und Steuerschaltung dafür eingerichtet, entsprechende
Steuerbefehle bzw. Einstellparameter für die Treiberschaltung zu berechnen, beispielsweise nämlich anhand eines Amplituden-Istwerts und eines Amplituden-Sollwerts einen aktuellen
Amplitudensteuerwert und/oder anhand eines Frequenz-Istwerts und eines Frequenz-Sollwerts einen aktuellen Frequenzsteuerwert, und an nämliche Treiberschaltung zu übermitteln,
beispielsweise in Form von Digitalwerten.
Meßsysteme der beschriebenen Art sind ferner üblicherweise über ein an die Umformer-Elektronik angeschlossenes Datenübertragungs-System miteinander und/oder mit einer entsprechenden, beispielsweise mittels Prozeß-Leitrechnern gebildeten, (zentralen) Auswerte-Einheit verbunden, wohin sie die Meßwertsignale z.B. via (4 mA bis 20 mA)-Stromschleife und/oder via digitalen Daten- Bus senden und/oder von denen sie Betriebsdaten und/oder Steuerbefehle in entsprechender Weise empfangen. Als Datenübertragungs-Systeme dienen hierbei, insb. serielle, Feldbus-Systeme, wie z.B. PROFIBUS-PA, FOUNDATION FIELDBUS sowie die entsprechenden Übertragungs-Protokolle. Mittels der Prozeß-Leitrechner können die übertragenen Meßwertsignale weiterverarbeitet und als entsprechende Meßergebnisse z.B. auf Monitoren visualisiert oder z.B. auch in der Prozeßführung dienliche Steuersignale für Stellgeräte, wie z.B. Magnet-Ventile, Elektro-Motoren etc., umgewandelt werden. Bei modernen Meßsystem der in Rede stehenden Art handelt es sich zudem oftmals um so genannte Zweileiter-Feldgeräte, also solche Feldgeräte, bei denen die Umformer-Elektronik mit der externen elektrischen Energieversorgung unter Bildung einer Stromschleife lediglich über ein einziges Paar elektrischer Leitungen elektrisch verbunden und von einem von der
Energieversorgung gespeisten Versorgungsstrom durchflössen ist und bei denen die
Umformer-Elektronik auch den momentanen Meßwert über dasselbe Paar elektrischer Leitungen an eine in der externen elektrischen Energieversorgung vorgesehene und/oder mit dieser elektrisch gekoppelte Auswerteeinheit überträgt. Beispiele für solche als, ggf. auch eigensichere, Zweileiter- Feldgeräte ausgebildeten Meßsysteme können neben der vorbezeichneten US-A 201 1/0271756 u.a. auch der WO-A 05/040735, der WO-A 04/048905, WO-A 02/45045, der WO-A 02/103327, der WO-A 00/48157, WO-A 00/26739, der WO-A 94/20940, der US-B 67 99 476, der US-B 65 77 989, der US-B 66 62 120, der US-B 65 74 515, der US-B 65 35 161 , der US-B 65 12 358, der
US-B 64 80 131 , der US-B 63 1 1 136, der US-B 62 85 094, der US-B 62 69 701 , der
US-A 61 40 940, der US-A 60 14 100, der US-A 59 59 372, der US-A 57 42 225, der
US-A 56 72 975, der US-A 55 35 243, der US-A 54 16 723, der US-A 52 07 101 , der
US-A 50 68 592, der US-A 49 26 340, der US-A 46 56 353, der US-A 43 17 1 16, der
US-A 37 64 880, der US-A 2008/0015799, US-B 72 00 503, US-B 76 30 844, der WO-A 00/67087, der WO-A 2010/014102, der EP-A 1 147 841 , der EP-A 1 058 093, der EP-A 525 920 oder der DE-A 39 34 007 entnommen werden. Die vorbezeichneten Zweileiter-Feldgeräten können beispielsweise so ausgelegt sein, daß eine auf einen zwischen 4 mA und 20 mA (= Milliampere) liegenden Betrag eingestellte momentane Stromstärke des in dem als Teil einer Stromschleife dienenden einzigen Paar Leitung momentan fließenden Versorgungsstroms gleichzeitig auch den momentan vom Meßsystem erzeugten, analogen Meßwert repräsentiert. Infolgedessen besteht ein besonderes Problem von solchen Zweileiter-Feldgeräten auch darin, daß eine von der
Umformer-Elektronik zumindest nominell umsetzbare bzw. umzusetzende, verfügbare elektrisch Leistung während des Betriebes in praktisch unvorhersehbarer Weise über einen weiten Bereich schwanken kann.
Meßsysteme der in Rede stehenden Art sind zudem oftmals auch so ausgebildet, daß sie den Forderungen nach intrinsischer Explosionssicherheit genügen. Demnach wird ein derartiges Feldgerät lediglich mit einer solch niedrigen elektrischen Leistung betrieben, daß mangels des Erreichens der Zündbedingungen Funken oder Lichtbogen elektrisch nicht ausgelöst bzw. daß innerhalb des Feldgeräts auch punktuell keine Zündtemperaturen erreicht werden können.
Eigensicherere Explosionsschutz ist beispielsweise nach den Europäischen Normen EN 50 014 und EN 50 020 gegeben bzw. der der darin definierten Zündschutzart "Eigensicherheit (Ex-i)" ist dann entsprochen, wenn elektronische Vorrichtungen, mithin Feldgeräte, so ausgebildet sind, daß darin maximal auftretende elektrische Ströme, Spannungen und Leistungen vorgegebene Strom-,
Spannungs- und Leistungsgrenzwerte keinesfalls überschreiten. Nämlich Grenzwerte sind jeweils so gewählt, daß im Fehlerfall, etwa einem einen Kurzschluß, die maximal freigesetzte Energie nicht dazu ausreicht, einen zündfähigen Funken zu erzeugen, bzw. die maximal umgesetzte elektrische Leistung 1 W (= Watt) nicht übersteigt. Die Spannung kann z.B. passiv durch Z-Dioden, der Strom, beispielsweise nämlich auch der vorbezeichnete Laststrom, passiv durch entsprechende
Begrenzungswiderstände und die (maximal verfügbare) Leistung durch entsprechende Kombination von aktiven und/oder passiven spannungs- und strombegrenzenden Komponenten unter den vorgegebenen Grenzwerten gehalten werden. Bei Meßsystemen der in Rede stehenden Art kann es daher gelegentlich vorkommen, daß die für einen optimalen Betrieb der den Meßwandler involvierenden Lastschaltung eigentlich benötigte Stromstärke des Laststroms mittels der Endstufe der Treiberschaltung mitunter nicht mehr eingestellt, mithin das den Meßwandler speisende Treibersignal gelegentlich nicht mit der erforderlichen Signalqualität geliefert werden kann, beispielsweise nämlich für den gelegentlich auftretenden Fall, daß die momentan verfügbare elektrische Leistung im Verhältnis zu der in der Treiberschaltung für einen optimalen Betrieb momentan eigentlich benötigten Leistung aufgrund von Meßsystem bedingten Limitierungen zu gering ist, bzw. für den Fall, daß aufgrund eines zu niedrigen Signalpegels des Meßsignals von der Meß- und Steuerschaltung Steuerbefehle bzw. Einstellparameter an die Treiberschaltung gesendet werden, die zu einem Übersteuern von deren Endstufe einhergehend mit einer Verzerrung des Laststroms bzw. der Lastspannung (Clipping) führen können. Solche Überlastungssituationen der Treiberschaltung können im Falle eines als Zweileiter-Feldgeräts ausgebildeten Meßsystems u.a infolge eines minimalen Betrags der zu erfassenden Meßgröße und/oder im Falle eines mittels eines Meßwandler vom Vibrationstyp gebildeten, ggf. auch eigensicher ausgelegten, vibronischen Meßsystems infolge einer sehr hohen und/oder rasch zunehmenden mechanischen Dämpfung der angeregten mechanischen
Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs auftreten, wie sie. u.a. beim Messen einer hochviskosen Flüssigkeit und/oder einer Dispersion, wie z.B. einer Gaseinschlüsse aufweisenden Flüssigkeit, oder bei zu hoher Gegeninduktion in der (induktiven) Lastschaltung bzw. währendes eines Aufstartens des Meßsystems beobachtet werden. Wie u.a. in der eingangs erwähnten US-A 201 1/0271756 oder US-A 2015/0177192 erörtert, kann es beispielsweise bei einem vibronischen Meßsystem der vorbezeichneten Art zwecks Sicherstellung der angestrebten hohen Meßgenauigkeit umgekehrt jedoch erforderlich sein, daß der in dem jeweiligen Aktuator bzw. der damit gebildeten Lastschaltung fließende Laststrom, zumindest aber eine mit dem zu nutzenden Meßeffekt korrespondierende spektralen Komponente davon, hinsichtlich Amplitude, Phasenlage und zeitlichem Verlauf, beispielsweise etwa einer möglichst idealen Sinusform, während der Messung zuvor spezifizierten Vorgaben möglichst genau entspricht; dies beispielsweise deshalb, um sicherzustellen, daß Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs lediglich in einem bestimmten Schwingungsmode und/oder mit einer bestimmten Frequenz angeregt werden bzw. daß ein Anregen von unerwünschten Schwingungen bzw. Frequenzen vermieden wird, bzw. um sicherzustellen, daß das Meßsystem stabil in einem spezifizierten Arbeitsbereich operiert. Zudem kann es auch erforderlich sein, während des Betriebs des Meßsystems den Laststrom gelegentlich gezielt abzusenken, etwa um Diagnosefunktionen im Meßsystem ausführen zu können. Bei einer US-A 2015/0177192 gezeigten Umformer-Elektronik werden zwecks einer Vermeidung bzw. frühzeitigen Detektion von Überlastungen der Treiberschaltung mittels der Meß- und
Steuerschaltung fortwährend sowohl die ausgangs der Endstufe, mithin über der Lastschaltung abfallende Lastspannung als auch der von der Endstufe getriebene bzw. durch die Lastschaltung fließende Laststrom gemessen und ausgewertet. Sobald dadurch erkannt wird, daß eine solche Überlastsituation gegeben ist oder sich anbahnt, daß nämlich beispielsweise der Laststrom einen dafür vorgegebenen, einen maximal zulässigen Laststrom repräsentierenden Schwellenwert überschreitet oder die Lastspannung einen dafür vorgegebenen, eine maximal zulässige
Lastspannung repräsentierenden Schwellenwert überscheitet oder aber eine in der Lastschaltung momentan umgesetzte elektrische Leistung einen dafür vorgegebenen, eine maximal zulässige Leistung repräsentierenden Schwellenwert überschreitet, wird ein entsprechend reduzierter
Amplituden-Sollwert für die jeweils einzustellende Schwingungsamplitude des wenigstens einen Meßrohrs vorgegeben bzw. von der Meß- und Steuerschaltung an die Treiberschaltung übermittelt. Ein Nachteil eines solchen Verfahrens bzw. einer solchen Schaltungsanordnung besteht allerdings darin, daß dafür zusätzliche elektronische Komponenten und Baugruppen, wie z.B. einen vom Laststrom durchflossenen, mithin auf die Treiberschaltung rückwirkenden Sensewiderstand für eine Laststrom proportionale Meßspannung sowie wenigstens zwei zusätzliche A/D-Wandler für die Digitalisierung von Laststrom bzw. -Spannung, die wiederum den Leistungsbedarf der
Treiberschaltung noch mehr erhöhen.
Ausgehend davon besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine für Meßsysteme mit aktivem Meßwandler, mithin auch für Zweileiter-Feldgeräte und/oder für vibronische Meßsysteme, geeignete Treiberschaltung anzugeben, bei der auch ohne direktes Messen des Laststroms vorbezeichnete Überlastsituationen vermieden oder zumindest frühzeitig detektiert und somit rasch wieder abgestellt werden können; dies im besonderen auch in der Weise, daß ein fortwährendes Übersteuern der jeweiligen Endstufe bzw. ein unerkanntes bzw. fortwährendes Betreiben der Endstufe in einem nicht mehr linearen Sättigungsbereich vermieden werden kann.
Zur Lösung der Aufgabe besteht die Erfindung in einer Treiberschaltung, umfassend: einen
Signalgenerator mit einem Frequenzsteuereingang, mit einem Amplitudensteuereingang und mit einem Signalausgang, eine - beispielsweise mittels einer (bipolaren) Gleichspannung
betriebene - Endstufe mit einem Signaleingang und mit einem Lastausgang, sowie eine - beispielsweise mittels eines Mikroprozessors gebildete - Amplitudensteuerung mit einem - digitalen oder analogen - Amplitudeneingang, mit einem - digitalen oder analogen - Amplitudenausgang und mit einem Spannungsmeßeingang. Der Signalgenerator ist im besonderen dafür eingerichtet, an dessen Signalausgang ein zumindest zeitweise periodisches - beispielsweise auch zumindest zeitweise harmonisches - elektrisches Analogsignal mit einer durch einen am
Frequenzsteuereingang anliegenden - digitalen oder analogen - Frequenzsteuerwert vorgegebenen Signalfrequenz und einer durch einen am Amplitudensteuereingang anliegenden - digitalen oder analogen - Amplitudensteuerwert vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromamplitude auszugeben. Die Endstufe der erfindungsgemäßen Treiberschaltung ist dafür eingerichtet, durch einen nämlichen Lastausgang involvierenden Stromkreis einen Laststrom mit einem von einer Signalspannung und/oder einem Signalstrom eines am Signaleingang anliegenden elektrischen Eingangssignals abhängigen Stromstärke zu treiben sowie an nämlichem Lastausgang eine Lastspannung mit einer von der Stromstärke des Laststroms abhängigen Spannungshöhe bereitzustellen. Darüberhinaus ist die Amplitudensteuerung der erfindungsgemäßen Treiberschaltung dafür eingerichtet,
wiederkehrend eine Amplituden-Abweichung, nämlich eine - relative oder absolute - Abweichung zwischen einem am Amplitudeneingang anstehenden Amplituden-Istwert und einem, beispielsweise nämlich in der Amplitudensteuerung vorgehaltenen und/oder an diese übermittelten,
Amplituden-Sollwert zu ermitteln. Zudem ist die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet, wiederkehrend einen Indikatorwert zu ermitteln, der signalisiert, ob ein Betrag einer am
Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu hoch ist, nämlich ob der Betrag einen, beispielsweise nämlich in der Amplitudensteuerung vorgehaltenen und/oder an diese übermittelten, Schwellenwert überschritten hat, und unter Verwendung nämlichen Indikatorwerts einen, insb. dem Verringern bzw. Minimieren der Amplituden-Abweichung dienlichen und/oder digitalen,
Amplitudensteuerwert zu ermitteln, derart, daß bei einem zu hohen Betrag der Meßspannung aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge, insb. auch bei einer zunehmenden Amplituden-Abweichung und/oder sukzessive, verringert werden, sowie am
Amplitudenausgang eine Amplitudensteuerfolge, nämlich eine Folge von zeitlich nacheinander berechnete Amplitudensteuerwerten auszugeben. Bei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung sind zudem der Signalausgang des Signalgenerators mit dem Signaleingang der Endstufe und der Lastausgang der Endstufe mit dem Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung elektrisch verbunden, derart, daß die Stromstärke des von der Endstufe ausgegebenen Laststroms von der Spannung und/oder dem Strom des vom Signalgenerator ausgegebenen elektrischen Analogsignals abhängig ist und daß die Lastspannung am Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegt, und ist zudem der Amplitudenausgang der Amplitudensteuerung mit dem
Amplitudensteuereingang des Signalgenerators elektrisch verbunden, derart, daß die
Spannungs- und/oder Stromamplitude des Analogsignals durch am Amplitudensteuereingang anliegende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge vorgegeben sind.
Ferner besteht die Erfindung in einer Umformer-Elektronik mit einer solchen Treiberschaltung und mit einer, beispielsweise als ein Bestandteil eines elektro-mechanischen oder elektro-magnetischen Aktors eines physikalisch-elektrischen Meßwandlers ausgebildete und/oder mittels wenigstens einer Spule gebildete, Lastschaltung. Bei der erfindungsgemäßen Umformer-Elektronik ist zudem der Lastausgang der Endstufe sowohl mit dem Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung als auch mit der Lastschaltung elektrisch verbunden, derart, daß die Lastspannung sowohl am
Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegt als auch über der Lastschaltung abfällt.
Darüberhinaus besteht die Erfindung in einem Meßsystem mit einer solchen, beispielsweise auch eigensicheren, Umformer-Elektronik sowie mit einem an nämliche Umformer-Elektronik elektrisch angeschlossenen Meßwandler, der dafür eingerichtet ist, wenigstens eine physikalische Meßgröße, beispielsweise nämlich einer Massend urchflußrate und/oder einer Dichte und/oder einer Viskosität eines in einer Rohrleitung geführten Fluids oder eines Füllstands eines in einem Behälter vorgehaltenen schüttfähigen Mediums, zu erfassen und in ein korrespondierendes Meßsignal zu wandeln, derart, daß das Meßsignal einer Änderung nämlicher physikalischen Meßgröße mit einer Änderung einer wenigstens eines Signalparameters, beispielsweise einer Signalamplitude, einer Signalfrequenz und/oder eines Phasenwinkels, folgt.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, einen zeitlichen Anteil, mit dem die Meßspannung für ein vorgegebenes Meßintervall insgesamt zu hoch ist, zu ermitteln und daß die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß dieser nämlichen zeitlichen Anteil, beispielsweise relativ bzw. bezogen auf nämliches Meßintervall, quantifiziert. Nach einer zweiten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lastspannung, mithin die am Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegende
Meßspannung zumindest zeitweise einen periodischen Verlauf aufweisen, beispielsweise derart, daß die Lastspannung bzw. die Meßspannung über einen Zeitraum von wenigstens zwei Perioden mit einer vorgegebenen, nämlich dem Frequenzsteuerwert entsprechenden Frequenz ändert.
Nach einer dritten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, bei einem zu hohen Betrag der Meßspannung einen jeweiligen nächsten Amplitudensteuerwert jeweils so zu berechnen, daß nämlicher Amplitudensteuerwert kleiner ist als ein jeweils vorheriger Amplitudensteuerwert.
Nach einer vierten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß dieser signalisiert, ob der Betrag der am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu niedrig ist, nämlich ob der Betrag zumindest den Schwellenwert unterschritten hat.
Nach einer fünften Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, Amplitudensteuerwerte so zu berechnen, daß bei einem zu niedrigen Betrag der Meßspannung aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der
Amplitudensteuerfolge, beispielsweise sukzessive, erhöht werden.
Nach einer sechsten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, eine mit dem Indikatorwert gewichtete
Amplituden-Abweichung zu berechnen, derart, daß nämliche gewichtete Amplituden-Abweichung bei zu hoher Meßspannung kleiner ist als die Amplituden-Abweichung. Nach einer siebenten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, einen mit dem Indikatorwert gewichteten Amplituden-Sollwert zu berechnen, derart, daß nämlicher gewichteter Amplituden-Sollwert bei zu hoher Meßspannung kleiner ist als der Amplituden-Sollwert.
Nach einer achten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, zu ermitteln, in welchem Maße die Meßspannung zu hoch ist bzw. ein Ausmaß, um das die Meßspannung zu hoch ist, zu quantifizieren.
Nach einer neunten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß nämlicher Indikatorwert ein Ausmaß, um das die Meßspannung zu hoch ist, quantifiziert. Nach einer zehnten Ausgestaltung der Treiberschaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die
Amplitudensteuerung einen ersten Komparator mit einem nicht-invertierenden Spannungseingang und mit einem invertierenden Spannungseingang aufweist, wobei der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung mittels nämlichen nicht-invertierenden Spannungseingangs gebildet ist, und wobei nämlichem invertierenden Spannungseingang eine erste Referenzspannung angelegt ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß die
Amplitudensteuerung einen zweiten Komparator mit einem nicht-invertierenden Spannungseingang und mit einem invertierenden Spannungseingang aufweist, wobei der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung mittels nämlichen invertierenden Spannungseingangs gebildet ist und wobei nämlichem nicht-invertierenden Spannungseingang eine von der ersten Referenzspannung abweichende zweite Referenzspannung angelegt ist.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Umformer-Elektronik der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lastschaltung eine Spule aufweist Nach einer zweiten Ausgestaltung der Umformer-Elektronik der Erfindung ist vorgesehen, daß die Lastschaltung ein, insb. dem Begrenzen des Laststroms auf eine Eigensicherheit der Lastschaltung bzw. der Umformer-Elektronik gewährleistende Stromstärke dienliches, Widerstandselement aufweist. Nach einer ersten Weiterbildung der Umformer-Elektronik der Erfindung umfaßt diese weiters eine Zweileiter-Anschlußschaltung zum Anschließen der Umformer-Elektronik an eine davon entfernte Auswerte- und Versorgungseinheit.
Nach einer ersten Ausgestaltung der ersten Weiterbildung der Umformer-Elektronik ist die Zweileiter-Anschlußschaltung dafür eingerichtet, für den Betrieb der Treiberschaltung erforderliche elektrische Leistung von der Auswerte- und Versorgungseinheit, beispielsweise via (4 mA bis 20 mA-) Stromschleife, zu beziehen.
Nach einer ersten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Umformer-Elektronik ist die Zweileiter-Anschlußschaltung dafür eingerichtet, mittels der Meß- und Steuerschaltung generierte Meßdaten an die Auswerte- und Versorgungseinheit, insb. durch Modulation eines in der Zweileiter- Anschlußschaltung fließenden und/oder der Bereitstellung von elektrischer Leistung für die
Treiberschaltung und/oder die Meß- und Steuerschaltung dienenden Stromes, zu übermitteln.
Nach einer zweiten Weiterbildung der Umformer-Elektronik der Erfindung umfaßt diese weiters eine Meß- und Steuerschaltung mit einem Meßsignaleingang, mit einem, beispielsweise digitalen, Frequenzausgang und mit einem, beispielsweise digitalen, Amplitudenausgang,
Nach einer ersten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Umformer-Elektronik ist die Meßschaltung dafür eingerichtet, von einem am Meßsignaleingang anliegenden Eingangssignal sowohl eine Signalfrequenz als auch eine Signalamplitude zu ermitteln,
Nach einer zweiten Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Umformer-Elektronik ist die Meß- und Steuerschaltung ferner dafür eingerichtet, am Amplitudenausgang eine Amplitudenfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, beispielswiese nämlich die Signalamplitude des Eingangssignals quantifizierenden und/oder digitalen, Amplitudenwerten und am Frequenzausgang eine Frequenzfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, beispielsweise nämlich eine für das Eingangssignal einzustellende Signalfrequenz quantifizierende und/oder digitalen, Frequenzwerten auszugeben.
Nach einer Ausgestaltung des Meßsystems der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Frequenzausgang der Meß- und Steuerschaltung mit dem Frequenzsteuereingang des
Signalgenerators der Treiberschaltung elektrisch verbunden ist, derart, daß der an dessen
Frequenzsteuereingang anliegende Frequenzsteuerwert einem Frequenzwert der Frequenzfolge entspricht, daß der Amplitudenausgang der Meß- und Steuerschaltung mit dem Amplitudeneingang der Amplitudensteuerung der Treiberschaltung elektrisch verbunden ist, derart, daß der an deren Amplitudeneingang anstehende Amplituden-Istwert einem Amplitudenwert der Amplitudenfolge entspricht und daß der Meßwandler mit dem Meßsignaleingang der Meß- und Steuerschaltung elektrisch gekoppelt ist, derart, daß die Meß- und Steuerschaltung das wenigstens eine Meßsignal empfängt und daß sowohl die Frequenz- als auch die Amplitudenfolge vom Meßsignal abhängig ist. Diese Ausgestaltung der Erfindung weiterbildend ist ferner vorgesehen, daß der Meßwandler mit der Lastschaltung elektrisch und/oder elektro-magnetisch gekoppelt ist, derart, daß ein zeitlicher Verlauf des Meßsignals von einem zeitlichen Verlauf des Laststroms und/oder der Lastspannung abhängig ist, beispielsweise derart, daß eine Signalfrequenz des Meßsignals von einer Frequenz des
Laststroms bzw. der Lastspannung abhängig ist und/oder derart, daß eine Signalamplitude des Meßsignals von der Stromstärke des Laststroms und/oder der Spannungshöhe der Lastspannung abhängig ist und/oder daß der Meßwandler ein, beispielsweise mit einem mit einer Spule der Lastschaltung wechselwirkenden Magneten mechanisch verbundenes, Meßrohr aufweist, das dafür eingerichtet ist, einen fluiden Meßstoff zu führen, beispielsweise nämlich von einem fluiden Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden bzw. daß der Meßwandler einen Permanentmagneten aufweist, der mit einer in die Lastschaltung eingegliederten Spule
wechselwirkt. Alternativ oder in Ergänzung kann die Meß- und Steuerschaltung ferner dafür eingerichtet sein, basierend auf dem Meßsignal die wenigstens eine physikalische Meßgröße repräsentierende - digitale und/oder analoge - Meßwerte zu ermitteln.
Nach einer Weiterbildung des Meßsystems der Erfindung umfaßt dieses weiters eine, insb. von der Umformer-Elektronik entfernte, Auswerte- und Versorgungseinheit, wobei die Umformer-Elektronik an nämliche Auswerte- und Versorgungseinheit angeschlossen ist.
Nach einer ersten Ausgestaltung Weiterbildung des Meßsystems ist vorgesehen, daß die
Umformer-Elektronik für den Betrieb der Treiberschaltung erforderliche elektrische Leistung von der Auswerte- und Versorgungseinheit bezieht.
Nach einer zweiten Ausgestaltung Weiterbildung des Meßsystems ist vorgesehen, daß die
Umformer-Elektronik mittels der Meß- und Steuerschaltung generierte Meßdaten, beispielsweise jeweils eine Massend urchflußrate eines in einer Rohrleitung strömenden Mediums repräsentierende Massendurchfluß-Meßwerte, jeweils eine Dichte eines Mediums repräsentierende Dichte-Meßwerte, oder jeweils eine Viskosität eines Mediums repräsentierende Viskositäts-Meßwerte, an die
Auswerte- und Versorgungseinheit, beispielsweise nämlich durch Modulation eines in einer in der Umformer-Elektronik vorgesehene Zweileiter-Anschlußschaltung fließenden Stromes, übermittelt.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, eine sich anbahnende bzw. tatsächlich auftretende Überlastsituation für die Treiberschaltung einhergehend mit einer Verzerrung des Laststroms indirekt, nämlich anhand eines Überschreitens von entsprechend vorgegebenen Schwellenwerten durch die sich währenddessen einstellenden, ggf. nach wie vor nicht verzerrte Lastspannung sehr rasch zu detektieren. Sobald der Betrag der Lastspannung als zu hoch detektiert ist kann durch Herabsenken des Amplitudensteuerwerts für den Signalgenerator die Treiberschaltung auf sehr einfache gleichwohl effektive Weise wieder in einen linearen Arbeitsbereich zurückgeführt werden. Ein Vorteil der Erfindung besteht u.a. darin, daß die Detektion der Überlastsituation zum einen sehr kostengünstig und zum anderen mit einem sehr geringen Bedarf an zusätzlicher elektrischer Leistung realisiert werden kann. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist aber auch darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Detektion von Überlastsituationen in Treiberschaltungen auch in bereits etablierte Schaltungskonzepte integriert werden kann. Bei vibronischen Meßsystemen
beispielsweise kann dies auch unter weitgehender Beibehaltung der der jeweiligen Treiberschaltung vorgelagerten Amplitudenreglung für die mechanischen Schwingungen erfolgen. Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen davon werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen; wenn es die Übersichtlichkeit erfordert oder es anderweitig sinnvoll erscheint, wird auf bereits erwähnte Bezugszeichen in nachfolgenden Figuren verzichtet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterbildungen, insb. auch Kombinationen zunächst nur einzeln erläuterter Teilaspekte der Erfindung, ergeben sich ferner aus den Figuren der Zeichnung wie auch den Unteransprüchen an sich.
Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein - hier als Kompakt-Meßgerät ausgebildetes - Meßsystem für in Rohrleitungen strömende Medien;
Fig. 2 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes eine Ausgestaltungsvariante eines
Meßsystem gemäß den Fig. 1 mit einer Umformer-Elektronik und einem daran angeschlossenen aktiven Meßwandler;
Fig. 3 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes eine für eine Umformer-Elektronik gemäß Fig. 2, mithin ein Meßsystem gemäß den Fig. 1 geeignete Treiberschaltung für einen - hier als ein Meßwandler vom Vibrationstyp mit wenigstens einem schwingenden Meßrohr ausgebildeten - aktiven Meßwandler;
Fig. 4 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes eine Ausgestaltungsvariante für eine
Treiberschaltung gemäß Fig. 3; und
Fig. 5 eine zeitlichen Verlauf einer in einer Treiberschaltung gemäß Fig. 3 bzw. 4
detektierbaren (Meß-)Spannung.
In der Fig. 1 bzw. 2 ist ein in eine (nicht dargestellte) Prozeßleitung, etwa eine Rohrleitung einer industriellen Anlage, einfügbares, beispielsweise mittels eines Coriolis-Massendurchflußmeßgerät, Dichtemeßgerät, Viskositätsmeßgerät oder dergleichen gebildetes, Meßsystem für fließfähige, insb. fluide bzw. schüttfähigen, Medien, dargestellt, das im hier gezeigten Ausführungsbeispiel dem Messen und/oder Überwachen wenigstens einer weiteren physikalischen Meßgröße eines in der Rohrleitung geführten bzw. darin strömen gelassenen Mediums dient, wie etwa einer
Massendurchflußrate, einer Dichte, einer Viskosität oder dergleichen. Das - hier mittels eines InLine-Meßgeräts in Kompaktbauweise realisierte - Meßsystem umfaßt dafür einen über ein
Einlaßende #1 1 1 sowie ein Auslaßende #1 12 an die Prozeßleitung angeschlossenen physikalischelektrischen Meßwandler MW, der an eine, insb. im Betrieb von extern via Anschlußkabel und/oder mittels interner Energiespeicher mit elektrischer Energie versorgte, Umformer-Elektronik UE des Meßsystems angeschlossen ist. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Meßwandler im besonderen dafür eingerichtet, die wenigstens eine physikalische Meßgröße so zu erfassen und in das korrespondierendes, beispielsweise nämlich elektrisches, Meßsignal zu wandeln, derart, daß nämliches Meßsignal einer Änderung nämlicher physikalischen Meßgröße mit einer Änderung einer wenigstens eines Signalparameters, beispielsweise einer Signalamplitude, einer Signalfrequenz und/oder einem Phasenwinkel, folgt. Dafür ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung im Meßwandler eine, beispielsweise mittels wenigstens eines Sensors 51 oder, wie auch in Fig. 2 angedeutet mittels eines weiteren (zweiten), beispielsweise zum Sensor 51 baugleichen, Sensors 52 gebildete Sensoranordnung vorgesehen. Bei dem wenigstens Sensor 51 kann es sich
beispielsweise um einen elektrodynamischen, beispielsweise nämlich wenigstens eine Spule Lsens aufweisenden, Schwingungssensor zum Erfassen von mechanischen Schwingungen des
Meßwandlers handeln, mithin können die von der Sensoranordnung gelieferten Meßsignale s1 , s2 dementsprechend Schwingungsmeßsignale sein. Bei dem Meßwandler MW handelt es sich zudem um einen ein - hier von der
Umformer-Elektronik UE geliefertes - elektrisches, beispielsweise bipolares und/oder zumindest zeitweise periodisches, Treibersignal e1 bzw. dessen elektrische Signalleistung mittels eines Aktors 41 , beispielsweise nämlich einem elektro-mechanischen, elektro-akustischen oder elektromagnetischen Erreger, in einen dem Erfassen der Meßgröße dienlichen Meßeffekt - wie etwa Corioliskräfte oder induzierte elektrische Spannungen im Medium - entsprechend umsetzenden aktiven Meßwandler. Der Meßwandler MW kann demnach beispielsweise ein im Betrieb entsprechend vom zu messenden Medium, wie etwa einer Flüssigkeit und/oder einem Gas, durchströmter Durchfluß-Meßwandler, wie etwa ein Meßwandler vom Vibrationstyp mit einem Meßrohr, das dafür eingerichtet ist, einen fluiden Meßstoff zu führen, insb. nämlich von einem fluiden Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden, und mit einem darauf einwirkenden elektro-mechanischen Schwingungserreger, ein magnetisch-induktiver Meßwandler für leitfähige Flüssigkeiten oder ein wenigstens einen akustischen Sender
aufweisenden Ultraschall-Meßwandler für Fluide, sein oder aber beispielsweise auch ein nach dem Echoprinzip arbeitender HF-Sende-/Empfangswandler für elektromagnetische Mikrowellen. Für den erwähnten Fall, daß es sich bei dem Meßwandler MW um einen solchen vom Vibrationstyp für strömende Medien handelt ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung ferner vorgesehen, daß der Meßwandler wenigstens ein mittels des, beispielsweise als elektrodynamischer Schwingungserreger ausgebildeten und/oder mittels einer Tauchanker-Spulen-Anordnung (Lexc) gebildeten, mithin also induktiven, Aktors 41 zu mechanischen Schwingungen angeregtes Meßrohr 10 aufweist. Als Schwingungen können beispielsweise solche dienen, die infolge von Corioliskräften im durch den Meßwandler strömenden Medium eine von einer momentanen Massendurchflußrate abhängige Schwingungsform und/oder eine von einer momentanen Dichte des im Meßwandler geführten Mediums abhängige Nutzfrequenz und/oder eine von einer momentanen Viskosität des im
Meßwandler geführten Mediums abhängige Dämpfung aufweisen. Nämliches Meßrohr 10 kann - wie auch in Fig. 2 angedeutet bzw. aus einer Zusammenschau der Fig. 1 und 2 ohne weiteres ersichtlich - zusammen mit dem Aktor 41 und ggf. weiteren Komponenten des
Mewßwandlers innerhalb eines Meßwandler-Gehäuses 100 untergebracht sein. In vorteilhafter Weise kann die, insb. programmierbare und/oder fernparametrierbare,
Umformer-Elektronik ME ferner so ausgelegt sein, daß sie im Betrieb des Meßsystems mit einem diesem übergeordneten (hier nicht dargestellten) elektronischen Datenverarbeitungssystem, beispielsweise einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), einem Personalcomputer und/oder einer Workstation, via Datenübertragungssystem, beispielsweise einem Feldbussystem und/oder drahtlos per Funk, Meß- und/oder andere Betriebsdaten austauschen kann, wie etwa aktuelle Meßwerte oder der Steuerung des Meßsystems dienende Einstell- und/oder
Diagnosewerte. Dabei kann die Umformer-Elektronik UE beispielsweise eine solche
Anschlußschaltung aufweisen, die im Betrieb von einer im vorbezeichneten
Datenverarbeitungssystem vorgesehen, vom Meßsystem entfernten (zentrale) Auswerte- und Versorgungseinheit gespeist wird. Beispielsweise kann die Umformer-Elektronik UE hierbei ferner so ausgebildet sein, daß sie über eine, beispielsweise als 4-20 mA-Stromschleife konfigurierten, Zweileiter-Verbindung 2L mit dem externer elektronischen Datenverarbeitungssystem elektrisch verbindbar ist und darüber mit elektrischer Energie versorgt werden sowie Meßwerte zum
Datenverarbeitungssystem übertragen kann. Die Umformer-Elektronik UE kann dafür ferner eine dem Anschließen der Umformer-Elektronik an die Zweileiter-Verbindung 2L anschließbare
Zweileiter-Anschlußschaltung aufweisen, über die die Umformer-Elektronik UE die für deren Betrieb erforderliche elektrische Leistung von der vorbezeichneten Auswerte- und Versorgungseinheit bezieht, etwa inform eines von der Auswerte- und Versorgungseinheit via (4 mA bis 20 mA-) Stromschleife eingespeisten Versorgungsgleichstroms und einer damit korrespondierenden
Klemmenspannung an einem Eingang der Zweileiter-Anschlußschaltung, und über die die
Umformer-Elektronik im Betrieb generierte Meßdaten bzw. -werte an die Auswerte- und
Versorgungseinheit übermittelt, beispielsweise durch (Last-)Modulation des
Versorgungsgleichstromes. Zum Ansteuern des Meßwandlers weist die, beispielsweise auch eigensichere und/oder nominell mit einer maximalen Leistung von 1 W oder weniger betriebene, Umformer-Elektronik UE, wie in Fig. 2, 3 bzw. 4 schematisch nach Art eines Blockschaltbildes dargestellt, ferner eine, insb. nämlich dem Generieren des vorbezeichneten Treibersignals e1 bzw. dem Treiben des Aktors 41 dienliche, Treiberschaltung Exc auf. Nämliche Treiberschaltung Exc ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung mit einer ferner in der Umformer-Elektronik UE vorgesehenen - hier nämlich als ein Bestandteil des vorbezeichneten Aktors 41 eines physikalisch-elektrischen Meßwandlers ausgebildeten und/oder mittels wenigstens einer Spule Lexc gebildeten - Lastschaltung LC elektrisch verbunden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist, wie auch in Fig. 3 bzw. 4 jeweils angedeutet, in der Lastschaltung ferner ein, insb. dem Begrenzen des Laststroms auf eine Eigensicherheit der Lastschaltung bzw. der damit gebildeten Umformer-Elektornik gewährleistende Stromstärke dienliches, Widerstandselement Rex-i vorgesehen.
Die Treiberschaltung Exc umfaßt, wie in Fig. 3 bzw. 4 schematisch dargestellt, einen, beispielsweise mittels eines digitalen Signalprozessors und/oder mittels eines Digital-zu-Analog-Wandlers gebildeten, Signalgenerator SIN mit einem Frequenzsteuereingang (fset), mit einem
Amplitudensteuereingang (Xset) und mit einen Signalausgang (sinexc). Nämlicher
Signalgenerator SIN ist dafür eingerichtet, an dessen Signalausgang ein zumindest zeitweise periodisches, beispielsweise auch zumindest zeitweise harmonisches, elektrisches
Analogsignal uSin(t) mit einer durch einen am Frequenzsteuereingang anliegenden - digitalen oder ggf. auch analogen - Frequenzsteuerwert fset vorgegebenen Signalfrequenz (fexc) und einer durch einen am Amplitudensteuereingang anliegenden - digitalen oder ggf. auch analogen - Amplitudensteuerwert Xset vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromamplitude auszugeben. Für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßwandler MW um einen solchen vom
Vibrationstyp handelt, kann nämlicher Frequenzsteuerwert fsoi_i_ beispielsweise einer mittels der Treiberschaltung Exc anzuregenden, mithin als vorbezeichnete Nutzfrequenz dienlichen
mechanischen Resonanzfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs 10 entsprechen (fset - fexc)- Desweiteren weist die Treiberschaltung eine mittels einer, beispielsweise bipolaren,
Gleichspannung Uir betriebene Endstufe Tr mit einem, insb. hochohmigen und/oder einen
Eingangswiderstand von mehr als 0.5 ΜΩ aufweisenden, Signaleingang und mit einem Lastausgang auf. Nämliche Gleichspannung UTr kann zudem beispielsweise auch Betriebs- und/oder
Referenzspannung des erwähnten Digital-zu-Analog-Wandlers des Signalgenerators SIN sein. Die Endstufe Tr ist im besonderen dafür eingerichtet, durch einen nämlichen Lastausgang
involvierenden Stromkreis einen Laststrom iei(t) mit einem von einer Signalspannung und/oder einem Signalstrom eines am Signaleingang anliegenden, beispielsweise bipolaren und/oder zumindest zeitweise periodischen, elektrischen Eingangssignals abhängigen Stromstärke zu treiben sowie an nämlichen Lastausgang eine Lastspannung uei(t) mit einer von der Stromstärke des Laststroms iei(t) abhängigen Spannungshöhe bereitzustellen. Anders ausgedrückt dient die Endstufe Tr also dazu, das an deren Signaleingang anliegende elektrisches Eingangs- oder auch Steuersignal in ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal (e-i) am Lastausgang zu wandeln, nämlich das Eingangssignal zu verstärken, so daß das damit korrespondierende, ggf. lediglich einer Amplitudenmodulation des Eingangssignals entsprechende, Ausgangssignal eine elektrische Leistung aufweist, die höher als eine elektrische Leistung des Eingangssignal ist bei einem ansonsten einem zeitlichen Verlauf des Eingangssignals im wesentlichen entsprechenden zeitlichen Verlauf. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist bei der erfindungsgemäßen Treiberschaltung zudem der Signaleingang der Endstufe Tr mit dem Signalausgang des Signalgenerators SIN elektrisch verbunden, so daß die Stromstärke des von der Endstufe ausgegebenen Laststroms ie(t) von der Spannung usin(t) und/oder dem Strom isin(t) des vom Signalgenerator SIN ausgegebenen elektrischen Analogsignals abhängig ist bzw. daß das vom Signalgenerator ausgegebene Analogsignal mittels der Endstufe Tr verstärkt und in das am Lastausgang ausgegebene
Ausgangssignal gewandelt wird. Für den in Fig. 3 bzw. 4 jeweils gezeigten Fall, daß der
Lastausgang und der Aktor 41 des Meßwandlers miteinander elektrisch verbunden sind, kann nämliches am Lastausgang ausgegebenes Ausgangssignal dann somit als vorbezeichnetes Treibersignal e1 dienen. Dafür ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der
Lastausgang der Endstufe mit der Lastschaltung LC elektrisch verbunden, derart, daß die
Lastspannung über der Lastschaltung abfällt. Die Lastspannung ue(t) kann beispielsweise so ausgebildet sein, daß sie zumindest zeitweise einen periodischen Verlauf aufweist, insb. nämlich derart, daß die Lastspannung ue(t) über einen Zeitraum von wenigstens zwei Perioden mit einer vorgegebenen, nämlich dem Frequenzsteuerwert fset entsprechenden Frequenz (fexc) ändert. Zum Einstellen der Stromstärke des Laststroms ie(t), beispielsweise nämlich deren Spitzenwert oder deren Effektivwert, bzw. der Spannungshöhe der Lastspannung ue(t), beispielsweise nämlich deren Spitzenwert oder deren Effektivwert, auf einen jeweils entsprechend vorgegebenen Sollwert bzw. zum Einstellen einer Amplitude des Treibersignals e1 weist die erfindungsgemäße
Treiberschaltung Exc ferner eine - beispielsweise zumindest anteilig mittels des vorbezeichneten Mikroprozessors und/oder mittels des vorbezeichneten Signalprozessors
gebildete - Amplitudensteuerung AMP mit einem - digitalen oder analogen - Amplitudeneingang und mit einem - digitalen oder analogen - Amplitudenausgang auf. Die Amplitudensteuerung AMP der erfindungsgemäßen Treiberschaltung Exc ist zudem dafür eingerichtet, wiederkehrend eine Amplituden-Abweichung ΔΧ, nämlich eine - relative oder absolute - Abweichung zwischen einem am Amplitudeneingang anstehenden
Amplituden-Istwert X|ST und einem - hier eine nominelle, nämlich für einen normalen bzw.
ungestörten Betrieb der Treiberschaltung Exc vorgegebene Amplitude
repräsentierenden - Amplituden-Sollwert XNOM ZU ermitteln (|X|ST - XNOMI -» ΔΧ,
|XIST - XNOMI / XNOM -» ΔΧ). Nämlicher Amplituden-Sollwert XNOM kann beispielsweise direkt in der Amplitudensteuerung AMP vorgehaltenen sein und/oder, wie auch in Fig. 3 angedeutete von der Meß- und Steuerschaltung im Betrieb an die Amplitudensteuerung übermitteltet werden.
Darüberhinaus ist die Amplitudensteuerung AMP eingerichtet, wiederkehrend einen - hier eine momentan auszusteuernde bzw. mittels der Endstufe tatsächlich aussteuerbare Amplitude des Analogsignals, beispielsweise nämlich einer tatsächlich aussteuerbaren maximalen
Spannung (Spitzenwert), repräsentierenden - Amplitudensteuerwert XEXC zu ermitteln, beispielsweise nämlich basierend auf der vorbezeichneten Amplituden-Abweichung ΔΧ zu berechnen, sowie am Amplitudenausgang eine Amplitudensteuerfolge, nämlich eine Folge von zeitlich nacheinander berechnete Amplitudensteuerwerten auszugeben. Der Amplitudenausgang der
Amplitudensteuerung wiederum ist mit dem Amplitudensteuereingang des Signalgenerators elektrisch verbunden, derart, daß die Spannungs- und/oder Stromamplitude des Analogsignals durch am Amplitudensteuereingang anliegende Amplitudensteuerwerte (Xset) der
Amplitudensteuerfolge vorgegeben sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Meßsystem kann der vorbezeichnete Meßwandler MW beispielsweise elektrisch und/oder elektro-magnetisch mit der Lastschaltung gekoppelt sein, derart, daß ein zeitlicher Verlauf des Meßsignals von einem zeitlichen Verlauf des Laststroms ie(t) und/oder der Lastspannung abhängig ist, etwa derart, daß eine Signalfrequenz des Meßsignals von einer Frequenz des Laststroms bzw. der Lastspannung ue(t) abhängig ist und/oder daß eine
Signalamplitude des Meßsignals s1 von der Stromstärke des Laststroms ie(t) und/oder der
Spannungshöhe ue(t) der Lastspannung abhängig ist. Nicht zuletzt für für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßwandler um einen Meßwandler vom Vibrationstyp handelt, kann zudem ein mechanisch mit dem jeweiligen Meßrohr 10 verbundener Magnet mit einer in die Lastschaltung LC eingegliederten Spule Lexc in Wechselwirkung stehen, nämlich mit dieser elektro-magnetisch gekoppelt sein. Bei nämlichem Magneten kann es sich beispielsweise um einen, insb. stabförmigen oder becherförmigen, Permanentmagneten handeln.
Zum Verarbeiten von vom Meßwandler gelieferten Meßsignalen weist die Umformer-Elektronik nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ferner eine Meß- und Steuerschaltung DSV auf.
Nämliche Meß- und Steuerschaltung DSV ist, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, mit dem
Meßwandler MW bzw. dessen Sensoranordnung 51 (bzw. 51 , 52) elektrisch verbunden und im besonderen dafür eingerichtet, basierend auf dem wenigstens einen Meßsignal s1 des
Meßwandlers MW im Betrieb die wenigstens eine Meßgröße, wie z.B. eine Massendurchflußrate, repräsentierende Meßwerte zu ermitteln und entsprechend auszugeben, beispielsweise in Form von Digitalwerten. Die vom Meßwandler generierten - beispielsweise nämlich jeweils als
Schwingungsmeßsignal ausgebildeten - Meßsignale s1 , s2, die im Falle eines Meßwandlers vom Vibrationstyp jeweils eine Signalkomponente mit einer momentanen, beispielsweise
zwischen 100 Hz (= Hertz) und 2 kHz betragenden, Schwingfrequenz fexc des wenigstens einen schwingenden Meßrohrs entsprechende Signalfrequenz aufweisen, sind, wie auch in Fig. 2 gezeigt, der Umformer-Elektronik UE bzw. der darin vorgesehenen Meß- und Steuerschaltung DSV zugeführt, wo sie mittels einer entsprechenden Eingangsschaltung zunächst vorverarbeitet, beispielsweise nämlich vorverstärkt, gefiltert und digitalisiert werden, um anschließend geeignet ausgewertet werden zu können. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Meß- und Steuerschaltung DSV dementsprechend wenigstens einen Meßsignaleingang auf und ist die Meßschaltung ferner dafür eingerichtet, von einem am Meßsignaleingang anliegenden
Eingangssignal sowohl eine Signalfrequenz als auch eine Signalamplitude zu ermitteln.
Darüberhinaus weist die Meß- und Steuerschaltung DSV, wie auch in Fig. 3 bzw. 4 jeweils angedeutet, einen - digitalen oder analogen - Frequenzausgang sowie einen - digitalen oder analogen - Amplitudenausgang auf. Zudem ist die Meß- und Steuerschaltung DSV auch dafür eingerichtet, am Amplitudenausgang eine Amplitudenfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, beispielsweise nämlich die Signalamplitude des Eingangssignals quantifizierenden und/oder digitalen, Amplitudenwerten Xset und am Frequenzausgang eine
Frequenzfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, beispielsweise eine für das Eingangssignal einzustellende Signalfrequenz quantifizierenden und/oder digitalen, Frequenzwerten f|ST auszugeben. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Frequenzausgang der Meß- und Steuerschaltung DSV mit dem
Frequenzsteuereingang des Signalgenerators SIN der Treiberschaltung Exc elektrisch verbunden ist, derart, daß der an dessen Frequenzsteuereingang anliegende Frequenzsteuerwert Fset einem Frequenzwert f|ST der Frequenzfolge entspricht. Darüberhinaus kann der Amplitudenausgang der Meß- und Steuerschaltung DSV zudem mit dem Amplitudeneingang der Amplitudensteuerung AMP der Treiberschaltung Exc elektrisch verbunden sein, derart, daß der an deren Amplitudeneingang anstehende Amplituden-Istwert X|ST einem Amplitudenwert X|ST der Amplitudenfolge entspricht.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Meßwandler zudem mit dem
Meßsignaleingang der Meß- und Steuerschaltung elektrisch gekoppelt, derart, daß die Meß- und Steuerschaltung das wenigstens eine Meßsignal empfängt und daß sowohl die Frequenz- als auch die Amplitudenfolge vom Meßsignal abhängig ist. Für den vorbezeichneten Fall, daß es sich bei dem Meßwandler um einen solchen vom Vibrationstyp handelt, können die Frequenzwerte der Frequenzfolge, wie bereits erwähnt, einer mittels des von der Treiberschaltung Exc generierten Treibersignals e1 jeweils einzustellenden Schwingungsfrequenz von Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs, beispielsweise nämlich einer anzuregenden Resonanzfrequenz des wenigstens einen Meßrohrs, entsprechen bzw. können die Amplitudenwerte der Amplitudenfolge einer mittels des Treibersignals jeweils einzustellenden Schwingungsamplitude von Schwingungen des wenigstens einen Meßrohrs entsprechen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meß- und Steuerschaltung ferner eingerichtet, basierend auf dem Meßsignal die wenigstens eine physikalische Meßgröße repräsentierende - analoge und/oder digitale - Meßwerte zu ermitteln.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Meß- und Steuerschaltung DSV mittels eines in der Umformer-Elektronik UE vorgesehenen, beispielsweise mittels eines digitalen
Signalprozessors DSP realisierten, Mikrocomputers und mittels in diesen entsprechend
implementierter und darin ablaufender Programm-Codes realisiert. Die Programm-Codes können z.B. in einem nicht-flüchtigen Datenspeicher EEPROM des Mikrocomputers persistent gespeichert sein und beim Starten desselben in einen, z.B. im Mikrocomputer integrierten, flüchtigen
Datenspeicher RAM geladen werden. Es versteht sich dabei praktisch von selbst, daß die
Meßsignale, wie bereits angedeutet, für eine Verarbeitung im Mikrocomputer mittels entsprechender Analog-zu-digital-Wandler (A/D-Wandler) der Umformer-Elektronik ME in entsprechende
Digitalsignale umzuwandeln sind, vgl. hierzu beispielsweise die eingangs erwähnten
US-B 63 1 1 136 oder US-A 201 1/0271756. Die Meß- und Steuerschaltung DSV kann außer mit dem Meßwandler im Betrieb beispielsweise zudem mit der Treiber-Schaltung Exc kommunizieren, beispielsweise nämlich um damit generierte Amplitudensteuerwerte (Xexc) bei der Berechnung der Meßwerte entsprechend zu berücksichtigen.
Die Treiberschaltung Exc und die vorbezeichnete Meß- und Steuerschaltung DSV sowie weitere, dem Betrieb des Meßsystems dienliche Elektronik-Komponenten der Umformer-Elektronik UE, wie etwa eine interne Energieversorgungsschaltung VS zum Bereitstellen interner
Versorgungsgleichspannungen und/oder eine der Kommunikation mit einem übergeordneten Meßdatenverarbeitungssystem bzw. einem externen Feldbus dienliche Sende- und
Empfangsschaltung COM, können - wie auch aus einer Zusammenschau der der Fig. 1 und 2 ohne weiteres ersichtlich - beispielsweise in einem entsprechenden, insb. schlag- und/oder auch explosionsfest und/oder hermetisch dicht ausgebildeten, Elektronikgehäuse 200 untergebracht sein. Zum Visualisieren von Meßsystem intern erzeugten Meßwerten und/oder gegebenenfalls
Meßsystem intern generierten Statusmeldungen, wie etwa eine Fehlermeldung oder einen Alarm, vor Ort kann das Meßsystem desweiteren ein zumindest zeitweise mit der Meß- und
Steuerschaltung kommunizierendes Anzeige- und Bedienelement HMI aufweisen, wie etwa ein in vorbezeichnetem Elektronikgehäuse 200 hinter einem darin entsprechend vorgesehenen Fenster plaziertes LCD-, OLED- oder TFT-Display sowie eine entsprechende Eingabetastatur und/oder ein Touchscreen. Das elektrische Anschließen des Meßwandlers MW an die Umformer-Elektronik UE kann mittels entsprechender Anschlußleitungen erfolgen, die aus dem Elektronik-Gehäuse 200, beispielsweise via Kabeldurchführung. Die Anschlußleitungen können dabei zumindest anteilig als elektrische, zumindest abschnittsweise in von einer elektrischen Isolierung umhüllte Leitungsdrähte ausgebildet sein, z.B. inform von "Twisted-pair"-Leitungen, Flachbandkabeln und/oder
Koaxialkabeln. Alternativ oder in Ergänzung dazu können die Anschlußleitungen zumindest abschnittsweise auch mittels Leiterbahnen einer, insb. flexiblen, gegebenenfalls lackierten
Leiterplatte gebildet sein.
Wie eingangs erwähnt kann bei Meßsystemen der in Rede stehenden Art, nicht zuletzt auch bei Zweileiter-Feldgeräten bzw. vibronischen Meßsystemen, eine Meßgenauigkeit mit der die Meßwerte für die wenigstens eine Meßgröße ermittelt werden, davon abhängen, daß die Treiberschaltung innerhalb eines dafür spezifizierten Arbeitsbereichs operiert, mithin nicht oder allenfalls nur kurzzeitig überlastet wird. Im besonderer sind auch solche Überlastsituationen, bei denen
Übersteuerung der Endstufe während der jeweiligen Messung auftritt, zu vermeiden um
sicherstellen, daß der ausgegebene Laststrom ie(t) bzw. die ausgegebene Lastspannung ue(t) im Vergleich zum am Eingang liegenden Analogsignal nicht verzerrt ist, mithin um sicherzustellen, daß das so gebildete Treibersignal e1 bzw. eine dem entsprechende Anregung des Meßwandlers den in der Meß- und Steuerschaltung hinterlegten und an den Signalgenerator übermittelten Vorgaben tatsächlich entspricht. Beispielsweise ist ein dem in Fig. 5 gezeigten zeitlichen Verlauf
entsprechender Verlauf der Lastspannung ue(t) zu vermieden oder sollte zumindest, wie auch in Fig. 5 angedeutet, allenfalls nur kurzzeitig auftreten gelassen werden. Zum Erfassen einer sich anbahnenden oder tatsächlich eingetretenen Überlastsituation der Treiberschaltung Exc, beispielsweise nämlich einer Übersteuerung der Endstufe Tr, weist die Amplitudensteuerung der erfindungsgemäßen Treiberschaltung ferner einen, insb. hochohmigen bzw. einen
Eingangswiderstand von mehr als 0.5 ΜΩ (= Megaohm) aufweisenden,
Spannungsmeßeingang (UM) auf. Zudem ist die Amplitudensteuerung im besonderen auch dafür eingerichtet, wiederkehrend einen Indikatorwert J zu ermitteln, der signalisiert, ob ein
Betrag |uM(t)| = UM einer am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung Uu(i) zu hoch ist, nämlich ob der Betrag |uM(t)| = UM einen dafür vorgegebenen Schwellenwert UTHI überschritten hat ( UM >UTH1 ). Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die
Amplitudensteuerung AMP ferner auch dafür eingerichtet, bei einem zu hohen Betrag UM der
Meßspannung UM bzw. einen jeweiligen nächsten Amplitudensteuerwert jeweils so zu berechnen, daß nämlicher Amplitudensteuerwert kleiner ist als ein jeweils vorheriger Amplitudensteuerwert.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Amplitudensteuerung zudem dafür eingerichtet, zu ermitteln, in welchem Maße die Meßspannung zu hoch ist bzw. ein Ausmaß, um das die Meßspannung zu hoch ist, zu quantifizieren, beispielsweise nämlich zu ermitteln um wieviel ein Betrag einer Spannungsamplitude der Meßspannung über dem Schwellenwert UTHI liegt und/oder für wie lange der Betrag der Meßspannung innerhalb eines vorgegeben Zeitintervalls über dem Schwellenwert UTHI liegt, bzw. ist die Amplitudensteuerung zudem dafür eingerichtet, den
Indikatorwert J so zu ermitteln, daß dieser ein Ausmaß quantifiziert, um das die Meßspannung, mithin die Lastspannung ue(t) zu hoch ist. Beispielsweise kann, wie auch in Fig. 5 angedeutet, zwecks Ermittlung des Indikatorwertes J mittels der Amplitudensteuerung ein zeitlicher Anteil ΔΤ-ι ermittelt werden, mit dem die Meßspannung uM(t) bzw. die Lastspannung ue(t) für ein,
beispielsweise mit 20 ms (= Millisekunden) und/oder mit größer als eine Schwingungsperiode der vorbezeichneten Signalfrequenz fexc, vorgegebenes - beispielsweise zurückliegendes bzw. jüngst vergangenes - Meßintervall ΔΤΜ insgesamt zu hoch ist bzw. gewesen ist, und kann basierend darauf der Indikatorwert J so von der Amplitudensteuerung AMP generiert werden, daß dieser nämlichen zeitlichen Anteil, beispielsweise relativ bzw. bezogen auf nämliches
Meßintervall ΔΤΜ (ΔΤ-|/ΔΤΜ -» J), quantifiziert. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist daher ferner vorgesehen, daß die Amplitudensteuerung AMP den Indikatorwert J basierend auf einer Bedingung J = Jmax-AT"|/ATM berechnet bzw. daß der von der Amplitudensteuerung ermittelte Indikatorwert nämliche Bedingung erfüllt, wobei Jmax einen vorab festgelegten maximal zulässigen, beispielsweise nämlich mit dem Schwellenwert UTHI korrespondierenden bzw. dazu äquivalenten Wert (JMAX ~ UTHI) für den Indikatorwert J repräsentiert. Das vorbezeichnete Meßintervall ΔΤΜ kann in vorteilhafter Weise ferner so bemessen sein, daß es eine Bedingung ΔΤΜ > fexc"1 , insb. auch eine Bedingung 20 · fexc "1 >ΔΤΜ > fexc"1 , erfüllt. Zwecks einer möglichst raschen Rückführung einer als überhöht detektierten Lastspannung in den für die Treiberschaltung eigentlich spezifizierten Arbeitsbereich kann die Amplitudensteuerung AMP ferner auch dafür eingerichtet sein, den jeweils nächsten, mithin kleinerer Amplitudensteuerwert in Abhängigkeit von dem ermittelten Ausmaß der Überhöhung der Meßspannung UMW ZU berechnen, beispielsweise derart, daß eine Differenz zwischen dem nämlichem nächsten Amplitudensteuerwert und dem vorherigen Amplitudensteuerwert proportional zu einer Differenz zwischen dem Betrag der (momentan überhöhten) Meßspannung uM(t) und dem Schwellenwert UTHI ist. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Amplitudensteuerung AMP daher dafür eingerichtet,
wiederkehrend einen mit dem (jeweils aktuellen) Indikatorwert J gewichteten
Amplituden-Sollwert XLIM (XLIM = J-XNOM) und/oder eine mit dem Indikatorwert gewichtete
Amplituden-Abweichung ΔΧ|_ΙΜ (AXLIM = J-ΔΧ) zu berechnen, derart, daß nämlicher gewichteter Amplituden-Sollwert XLIM bei zu hoher Meßspannung kleiner ist als der Amplituden-Sollwert XNOM bzw. daß nämliche gewichtete Amplituden-Abweichung XLIM bei zu hoher Meßspannung UMW kleiner ist als die Amplituden-Abweichung ΔΧ. Für den vorbezeichneten Fall, daß mittels der
Amplitudensteuerung AMP zunächst die gewichtete Amplituden-Abweichung ΔΧ|_ΙΜ ermittelt wird, kann die Amplitudensteuerung AMP ferner auch dafür eingerichtet sein, die Amplitudensteuerwerte basierend auf der nämlicher gewichteten Amplituden-Abweichung ΔΧΥΜ ZU berechnen. Zwecks der Berechnung der Amplitudensteuerwerte - sei es basierend auf der Amplituden-Abweichung ΔΧ und dem Indikatorwert J als Eingangsgrößen oder der bereits gewichteten
Amplituden-Abweichung ΔΧ|_ΙΜ - kann in der Amplitudensteuerung AMP ferner ein entsprechender (Digital-)Regler, beispielsweise mit zumindest anteilig proportionalem und/oder zumindest anteiligem integrierendem Reglerverhalten (P-Regler, I-Regler bzw. Pl-Regler), implementiert sein.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Amplitudensteuerung ferner umgekehrt auch dafür eingerichtet, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß dieser signalisiert, ob bzw. ggf. daß der Betrag der am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu niedrig ist, nämlich ob der Betrag zumindest den Schwellenwert UTHI oder ggf. auch einen entsprechend vorgegebenen weiteren - nämlich im Vergleich zum (ersten) Schwellenwert UTHI niedriger - (zweiten)
Schwellenwert UTH2 unterschritten hat. Alternativ oder in Ergänzung kann die Amplitudensteuerung zudem auch dafür eingerichtet sein, Amplitudensteuerwerte so zu berechnen, daß bei einem zu niedrigen Betrag UM der Meßspannung UMW, mithin der Lastspannung ue(t) aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge, beispielsweise nämlich sukzessive, erhöht werden. Der vorbezeichnete Schwellenwert UTHI bzw. der ggf. ebenfalls benötigte Schwellenwert UTH2 kann beispielsweise in der Amplitudensteuerung vorgehalten sein, beispielsweise in Form eines digitalen Vorgabewertes, oder, wie auch in Fig. 3 bzw. 4 angedeutet, innerhalb der Amplitudensteuerung mittels Komparatoren anhand von an entsprechenden Referenzspannungseingängen entsprechend angelegten Referenzspannungen (+ UTR - UE) bzw. (- Um + UE ) in Form eines analogen
Vorgabewertes UTH1 = |+ UTR - UE| = |- UTR + UE| generiert werden. Darüberhinaus ist die
Amplitudensteuerung AMP ferner eingerichtet unter Verwendung nämlichen Indikatorwerts J einen, insb. dem Verringern bzw. Minimieren der Amplituden-Abweichung dienlichen und/oder digitalen, Amplitudensteuerwert zu berechnen, derart, daß bei einem zu hohen Betrag UM der
Meßspannung uM(t) aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte Xexc der Amplitudensteuerfolge, ggf. auch trotz einer fortwährend zu hohen bzw. weiterhin zunehmenden
Amplituden-Abweichung ΔΧ, verringert werden, beispielsweise sukzessive, ggf. auch mit einer vorgegebenen bzw. konstanten Schrittweite. Wie in Fig. 3 bzw. 4 dargestellt, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Lastausgang der Endstufe Tr mit dem Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung AMP elektrisch verbunden, derart, daß die Lastspannung ue(t) am
Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegt, mithin als hinsichtlich des Betrages zu überwachende Meßspannung uM(t) dient ( |ue(t)|— » UM ). Durch Auswahl eines geeigneten, beispielsweise nämlich auf eine Dynamik der Treiberschaltung Exc bzw. eines mittels des
Signalgenerators SIN, der Endstufe Tr sowie der Amplitudensteuerung AMP gebildeten
Spannungsreglers für die Lastspannung ue(t) abgestimmten,
Schwellenwerts UTH1 = |+ UTR - UE| = |- UTR + UE| bzw. durch entsprechende Auswahl der diesem ggf. entsprechenden Referenzspannungen |+ UTR - UE| , |-UTR + UE| kann auf sehr einfache, gleichwohl effektive Weise sichergestellt werden, daß die Endstufe Tr bzw. die damit gebildete Treiberschaltung Exc weitestgehend nur innerhalb eines stabilen Arbeitsbereichs betrieben ist bzw. daß die Endstufe Tr allenfalls nur sehr kurzzeitig übersteuert.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Amplitudensteuerung zur Ermittlung des Indikatorwerts J einen ersten Komparator COMP1 mit einem nicht-invertierenden
Spannungseingang ("+") und mit einem invertierenden Spannungseingang ("-") auf, wobei - wie auch in Fig. 4 dargestellt - der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung mittels nämlichen nicht-invertierenden Spannungseingangs gebildet ist, und wobei nämlichem invertierenden
Spannungseingang eine erste Referenzspannung (+ Um - UE ) angelegt ist. Darüberhinaus kann die Amplitudensteuerung zudem einen zweiten Komparator COMP2 mit einem nicht-invertierenden Spannungseingang und mit einem invertierenden Spannungseingang aufweisen, wobei der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung auch mittels nämlichen invertierenden
Spannungseingangs gebildet ist und wobei nämlichem nicht-invertierenden Spannungseingang eine von der ersten Referenzspannung (+ UTR - UE) abweichende zweite
Referenzspannung (- Um + UE) angelegt ist.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1 . Treiberschaltung, umfassend:
- einen Signalgenerator
- mit einem Frequenzsteuereingang,
- mit einem Amplitudensteuereingang
- und mit einem Signalausgang;
- eine - insb. mittels einer (bipolaren) Gleichspannung (UTr) betriebene - Endstufe (Tr)
- mit einem Signaleingang
- und mit einem Lastausgang;
- sowie eine - insb. mittels eines Mikroprozessors gebildete - Amplitudensteuerung
- mit einem, insb. digitalen, Amplitudeneingang,
- mit einem, insb. digitalen, Amplitudenausgang
- und mit einem Spannungsmeßeingang;
- wobei der Signalgenerator dafür eingerichtet ist, an dessen Signalausgang ein zumindest zeitweise periodisches, insb. zumindest zeitweise harmonisches, elektrisches Analogsignal mit einer durch einen am Frequenzsteuereingang anliegenden, insb. digitalen, Frequenzsteuerwert vorgegebenen Signalfrequenz und einer durch einen am Amplitudensteuereingang anliegenden, insb. digitalen, Amplitudensteuerwert vorgegebenen Spannungs- und/oder Stromamplitude auszugeben; - wobei die Endstufe (Tr) dafür eingerichtet ist, durch einen nämlichen Lastausgang involvierenden Stromkreis einen Laststrom, iei (t), mit einem von einer Signalspannung und/oder einem
Signalstrom eines am Signaleingang anliegenden elektrischen Eingangssignals abhängigen Stromstärke zu treiben sowie an nämlichem Lastausgang eine Lastspannung mit einer von der Stromstärke des Laststroms, iei(t), abhängigen Spannungshöhe, uei(t), bereitzustellen;
- wobei die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist,
- wiederkehrend eine Amplituden-Abweichung (ΔΧ), nämlich eine, insb. relative oder absolute, Abweichung zwischen einem am Amplitudeneingang anstehenden Amplituden-Istwert und einem, insb. in der Amplitudensteuerung vorgehaltenen und/oder an diese übermittelten, Amplituden-Sollwert zu ermitteln, - wiederkehrend einen Indikatorwert (J) zu ermitteln, der signalisiert, ob ein Betrag einer am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu hoch ist, nämlich ob der Betrag einen, insb. in der Amplitudensteuerung vorgehaltenen und/oder an diese übermittelten,
Schwellenwert (UTHI) überschritten hat, und unter Verwendung nämlichen Indikatorwerts (J) einen, insb. dem Verringern bzw. Minimieren der Amplituden-Abweichung dienlichen und/oder digitalen, Amplitudensteuerwert (Xexc) zu ermitteln, derart, daß bei einem zu hohen Betrag der Meßspannung und/oder einem einen zu hohen Betrag der Meßspannung signalisierenden Indikatorwert (J) aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge, insb. auch bei einer zunehmenden Amplituden-Abweichung und/oder sukzessive, verringert werden; - sowie am Amplitudenausgang eine Amplitudensteuerfolge, nämlich eine Folge von zeitlich nacheinander berechnete Amplitudensteuerwerten auszugeben;
- wobei der Signalausgang des Signalgenerators mit dem Signaleingang der Endstufe und der Lastausgang der Endstufe mit dem Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung elektrisch verbunden sind, derart,
- daß die Stromstärke des von der Endstufe ausgegebenen Laststroms von der Spannung
und/oder dem Strom des vom Signalgenerator ausgegebenen elektrischen Analogsignals abhängig ist
und daß die Lastspannung am Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegt;
- und wobei der Amplitudenausgang der Amplitudensteuerung mit dem Amplitudensteuereingang des Signalgenerators elektrisch verbunden ist, derart, daß die Spannungs- und/oder
Stromamplitude des Analogsignals durch am Amplitudensteuereingang anliegende
Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge vorgegeben sind.
2. Treiberschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, einen zeitlichen Anteil, mit dem die
Meßspannung für ein vorgegebenes Meßintervall insgesamt zu hoch ist, zu ermitteln;
- und wobei die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß dieser nämlichen zeitlichen Anteil, insb. relativ bzw. bezogen auf nämliches Meßintervall, quantifiziert.
3. Treiberschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Lastspannung, mithin die am Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegende Meßspannung zumindest zeitweise einen periodischen Verlauf aufweisen, insb. derart, daß die Lastspannung bzw. die Meßspannung über einen Zeitraum von wenigstens zwei Perioden mit einer vorgegebenen, nämlich dem
Frequenzsteuerwert entsprechenden Frequenz ändert.
4. Treiberschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche,
- wobei die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, bei einem zu hohen Betrag der Meßspannung einen jeweiligen nächsten Amplitudensteuerwert jeweils so zu berechnen, daß nämlicher
Amplitudensteuerwert kleiner ist als ein jeweils vorheriger Amplitudensteuerwert; und/oder - wobei die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß dieser signalisiert, ob der Betrag der am Spannungsmeßeingang anliegenden Meßspannung zu niedrig ist, nämlich ob der Betrag zumindest den Schwellenwert unterschritten hat; und/oder
- wobei die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, Amplitudensteuerwerte so zu berechnen, daß bei einem zu niedrigen Betrag der Meßspannung aufeinanderfolgende Amplitudensteuerwerte der Amplitudensteuerfolge, insb. sukzessive, erhöht werden; und/oder
- wobei die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, eine mit dem Indikatorwert gewichtete
Amplituden-Abweichung zu berechnen, derart, daß nämliche gewichtete Amplituden-Abweichung bei zu hoher Meßspannung kleiner ist als die Amplituden-Abweichung; und/oder
- wobei die Amplitudensteuerung eingerichtet ist, einen mit dem Indikatorwert gewichteten
Amplituden-Sollwert zu berechnen, derart, daß nämlicher gewichteter Amplituden-Sollwert bei zu hoher Meßspannung kleiner ist als der Amplituden-Sollwert; und/oder
- wobei die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, zu ermitteln, in welchem Maße die
Meßspannung zu hoch ist bzw. ein Ausmaß, um das die Meßspannung zu hoch ist, zu quantifizieren; und/oder
- wobei die Amplitudensteuerung dafür eingerichtet ist, den Indikatorwert so zu ermitteln, daß nämlicher Indikatorwert ein Ausmaß, um das die Meßspannung zu hoch ist, quantifiziert.
5. Treiberschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Amplitudensteuerung einen ersten Komparator mit einem nicht-invertierenden Spannungseingang und mit einem invertierenden Spannungseingang aufweist, wobei der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung mittels nämlichen nicht-invertierenden Spannungseingangs gebildet ist, und wobei nämlichem
invertierenden Spannungseingang eine erste Referenzspannung angelegt ist.
6. Treiberschaltung nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Amplitudensteuerung einen zweiten Komparator mit einem nicht-invertierenden Spannungseingang und mit einem invertierenden
Spannungseingang aufweist, wobei der Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung mittels nämlichen invertierenden Spannungseingangs gebildet ist und wobei nämlichem
nicht-invertierenden Spannungseingang eine von der ersten Referenzspannung abweichende zweite Referenzspannung angelegt ist.
7. Umformer-Elektronik, umfassend:
- eine Treiberschaltung nach einem der vorherigen Ansprüche; - sowie eine, insb. als ein Bestandteil eines elektro-mechanischen oder elektro-magnetischen
Aktors eines physikalisch-elektrischen Meßwandlers ausgebildete und/oder mittels wenigstens einer Spule gebildete, Lastschaltung;
- wobei der Lastausgang der Endstufe sowohl mit dem Spannungsmeßeingang der
Amplitudensteuerung als auch mit der Lastschaltung elektrisch verbunden ist, derart, daß die
Lastspannung sowohl am Spannungsmeßeingang der Amplitudensteuerung anliegt als auch über der Lastschaltung abfällt.
8. Umformer-Elektronik gemäß dem vorherigen Anspruch,
- wobei die Lastschaltung eine Spule aufweist; und/oder
- wobei die Lastschaltung ein, insb. dem Begrenzen des Laststroms auf eine Eigensicherheit der Lastschaltung bzw. der Umformer-Elektronik gewährleistende Stromstärke dienliches,
Widerstandselement aufweist.
9. Umformer-Elektronik nach einem der Ansprüche 7 bis 8, weiters umfassend eine Zweileiter- Anschlußschaltung zum Anschließen der Umformer-Elektronik an eine davon entfernte
Auswerte- und Versorgungseinheit.
10. Umformer-Elektronik nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Zweileiter-Anschlußschaltung dafür eingerichtet ist, für den Betrieb der Treiberschaltung erforderliche elektrische Leistung von der Auswerte- und Versorgungseinheit, insb. via (4 mA bis 20 mA-) Stromschleife, zu beziehen.
1 1. Umformer-Elektronik nach dem Anspruch 9 oder 10, wobei die Zweileiter-Anschlußschaltung dafür eingerichtet ist, mittels der Meß- und Steuerschaltung generierte Meßdaten an die
Auswerte- und Versorgungseinheit, insb. durch Modulation eines in der Zweileiter- Anschlußschaltung fließenden und/oder der Bereitstellung von elektrischer Leistung für die
Treiberschaltung und/oder die Meß- und Steuerschaltung dienenden Stromes, zu übermitteln.
12. Umformer-Elektronik gemäß einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , weiters umfassend: eine Meß- und Steuerschaltung
- mit einem Meßsignaleingang,
- mit einem, insb. digitalen, Frequenzausgang
- und mit einem, insb. digitalen, Amplitudenausgang,
- wobei die Meßschaltung dafür eingerichtet ist, von einem am Meßsignaleingang anliegenden
Eingangssignal sowohl eine Signalfrequenz als auch eine Signalamplitude zu ermitteln,
- und wobei die Meß- und Steuerschaltung dafür eingerichtet ist, am Amplitudenausgang eine
Amplitudenfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, insb. die Signalamplitude des Eingangssignals quantifizierenden und/oder digitalen, Amplitudenwerten und am Frequenzausgang eine Frequenzfolge, nämlich eine Folge von anhand des Eingangssignals ermittelten, insb. eine für das Eingangssignal einzustellende Signalfrequenz quantifizierende und/oder digitalen, Frequenzwerten auszugeben.
13. Meßsystem, umfassend:
- eine Umformer-Elektronik gemäß dem vorherigen Anspruch; - sowie einen an nämliche Umformer-Elektronik elektrisch angeschlossenen Meßwandler, der dafür eingerichtet ist, wenigstens eine physikalische Meßgröße, insb. einer Massendurchflußrate und/oder einer Dichte und/oder einer Viskosität eines in einer Rohrleitung geführten Fluids oder eines Füllstands eines in einem Behälter vorgehaltenen schüttfähigen Mediums, zu erfassen und in ein korrespondierendes Meßsignal zu wandeln, derart, daß das Meßsignal einer Änderung nämlicher physikalischen Meßgröße mit einer Änderung einer wenigstens eines Signalparameters, insb. einer Signalamplitude, einer Signalfrequenz und/oder eines Phasenwinkels, folgt.
14. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, - wobei der Frequenzausgang der Meß- und Steuerschaltung mit dem Frequenzsteuereingang des Signalgenerators der Treiberschaltung elektrisch verbunden ist, derart, daß der an dessen Frequenzsteuereingang anliegende Frequenzsteuerwert einem Frequenzwert der Frequenzfolge entspricht; - wobei der Amplitudenausgang der Meß- und Steuerschaltung mit dem Amplitudeneingang der Amplitudensteuerung der Treiberschaltung elektrisch verbunden ist, derart, daß der an deren Amplitudeneingang anstehende Amplituden-Istwert einem Amplitudenwert der Amplitudenfolge entspricht; - und wobei der Meßwandler mit dem Meßsignaleingang der Meß- und Steuerschaltung elektrisch gekoppelt ist, derart, daß die Meß- und Steuerschaltung das wenigstens eine Meßsignal empfängt und daß sowohl die Frequenz- als auch die Amplitudenfolge vom Meßsignal abhängig ist.
15. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch,
- wobei Meß- und Steuerschaltung dafür eingerichtet ist, basierend auf dem Meßsignal die
wenigstens eine physikalische Meßgröße repräsentierende, insb. digitale, Meßwerte zu ermitteln; und/oder
- wobei der Meßwandler mit der Lastschaltung elektrisch und/oder elektro-magnetisch gekoppelt ist, derart, daß ein zeitlicher Verlauf des Meßsignals von einem zeitlichen Verlauf des Laststroms und/oder der Lastspannung abhängig ist; insb. derart, daß eine Signalfrequenz des Meßsignals von einer Frequenz des Laststroms bzw. der Lastspannung abhängig ist und/oder derart, daß eine Signalamplitude des Meßsignals von der Stromstärke des Laststroms und/oder der
Spannungshöhe der Lastspannung abhängig ist; und/oder
- wobei der Meßwandler ein, insb. nämlich mit einem mit einer Spule der Lastschaltung
wechselwirkenden Magneten mechanisch verbundenes, Meßrohr aufweist, das dafür eingerichtet ist, einen fluiden Meßstoff zu führen, insb. nämlich von einem fluiden Meßstoff durchströmt und währenddessen vibrieren gelassen zu werden; und/oder
- wobei der Meßwandler einen, insb. stabförmigen oder becherförmigen, Permanentmagneten aufweist, der mit einer in die Lastschaltung eingegliederten Spule wechselwirkt.
16. Meßsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, weiters umfassend: eine, insb. von der Umformer-Elektronik entfernte, Auswerte- und Versorgungseinheit, wobei die Umformer-Elektronik an nämliche Auswerte- und Versorgungseinheit angeschlossen ist.
17. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik für den Betrieb der Treiberschaltung erforderliche elektrische Leistung von der Meß- und Versorgungseinheit bezieht.
18. Meßsystem nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Umformer-Elektronik mittels der Meß- und Steuerschaltung generierte Meßdaten, insb. jeweils eine Massend urchflußrate eines in einer
Rohrleitung strömenden Mediums repräsentierende Massendurchfluß-Meßwerte, jeweils eine Dichte eines Mediums repräsentierende Dichte-Meßwerte, oder jeweils eine Viskosität eines Mediums repräsentierende Viskositäts-Meßwerte, an die Auswerte- und Versorgungseinheit, insb. durch Modulation eines in einer in der Umformer-Elektronik vorgesehene Zweileiter-Anschlußschaltung fließenden Stromes, übermittelt.
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