口的特性曲 線函數(shù)理想地是線性的,即,理想地是僅首先、也就是在安裝好的測量設(shè)備開始運(yùn)轉(zhuǎn)時通過 兩個特征參數(shù):斜率C和零點(diǎn)D確定的函數(shù),例如以如下形式:
[0046] IX;J= C * Wd;j+D,
[0047] 或者說,在這種電流接口中也可以有規(guī)律地出現(xiàn)實(shí)際調(diào)節(jié)出的電流與溫度負(fù)載或 有效的電流負(fù)載的一定的依賴性,進(jìn)而對多個影響參數(shù)的依賴性,并且/或者與當(dāng)前的控 制值的在很小的程度上也非線性或者在時間上的依賴性之后,為了相應(yīng)的電流接口的模塊 化的目的,特性曲線函數(shù)可以首先以充分的精確度被假設(shè)為線性的。
[0048] 微處理器又獲知控制值序列的控制值,作為測量值序列的其中至少一個數(shù)字 測量值Xu的函數(shù)的函數(shù)值,即,基于至少一個之前獲知的(瞬時)測量值以及由至少兩個 預(yù)定的瞬時有效的在微處理器yC中相應(yīng)提供的或者在數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中存儲的系數(shù) 4、…定的計(jì)算規(guī)則。如下多項(xiàng)式函數(shù)例如可以用作計(jì)算規(guī)則:
[0049]
[0050] 針對系數(shù)心、….、AN,初始組例如可以由測量設(shè)備電子器件的制造商或利用測量 設(shè)備電子器件形成的測量設(shè)備,在其交付之前通過利用必要時也被信任的測量和檢驗(yàn)裝置 的測量來獲知并且存儲在非易失性數(shù)據(jù)存儲器、例如數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中,系數(shù)Ai、….、 A N在此以如下方式來選擇,即,使得相應(yīng)的測量值X^根據(jù)變送器電路的由微處理器和電流 接口的相互作用在整體上得到的變送器特性曲線
[0051]
[0052] 轉(zhuǎn)換為與之匹配的,即分別提前相應(yīng)協(xié)調(diào)一致的靜態(tài)電流強(qiáng)度水平。在此可以特 別有利的是,至少將初始系數(shù)組4、….、A N以利用密碼保護(hù)的方式存儲在微處理器中,以 便因此防止不期望地刪除系數(shù)4、….、AN,或者以便隨時都可以實(shí)現(xiàn)將微處理器回置為上 述初始系數(shù)組Ai、….、A n。
[0053] 根據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)方案,微處理器y C特別是也被設(shè)置成用于獲知控制值序 列的控制值Wd。.作為測量值序列的數(shù)字測量值X u的線性函數(shù),即,基于由正好兩個預(yù)定的 瞬時有效的系數(shù)八1、八2確定的多項(xiàng)式函數(shù)的線性函數(shù):
[0054]
[0055] 進(jìn)而基于多項(xiàng)式次數(shù)為N-l= 1的多項(xiàng)式函數(shù),也就是以如下方式,S卩,將變送器 特性曲線限定為如下形式:
[0056] Ix,』=C ? (A i+A2 ? XD,』)+D。
[0057] 在電流接口中,信號電流應(yīng)該利用這些電流接口與要信號化的測量值成比例地調(diào) 節(jié),系數(shù)此外以有利方式被設(shè)定成使得在調(diào)節(jié)出的信號電流ix的每個靜態(tài)電流強(qiáng)度水平 ix,j的結(jié)果中,在正常運(yùn)行期間進(jìn)而在僅在預(yù)定的測量范圍Ax12內(nèi)波動的被測變量x的情 況下,滿足如下條件:
[0058]
[0059] 像已經(jīng)示意出的那樣,變送器電路Tr此外被設(shè)置成用于短時間地,在理想情況下 也就是主要地以正常運(yùn)行模式運(yùn)行,在該正常運(yùn)行模式中,被測變量x僅在為之預(yù)定的測 量范圍Ax12內(nèi)隨時間變化,并且在該正常運(yùn)行模式中,此外由微處理器也僅在控制輸出端 上輸出如下控制值,它們命令電流接口DCC與相應(yīng)的測量值XD,j匹配地將信號電流 的電流強(qiáng)度一調(diào)節(jié)成使得靜態(tài)電流強(qiáng)度水平Iu分別位于測量區(qū)間△I12內(nèi),例如像在圖4 中示意性示出的那樣,僅將其調(diào)節(jié)到相應(yīng)位于在大致3. 8mA至大致20. 5mA之間延伸的測量 區(qū)間內(nèi)的電流強(qiáng)度水平上。此外,變送器電路也被設(shè)置成用于例如由于變送器電路或數(shù)字 測量信號的通過測量設(shè)備電子器件自我診斷出的干擾,并且/或者由于通過測量設(shè)備電子 器件自我診斷出的位于測量范圍之外的被測變量,并且/或者由于借助測量設(shè)備電子器件 自我診斷出的、至少一個靜態(tài)電流強(qiáng)度水平與為之預(yù)定的控制值Ww的不允許地高的 偏差而短時間地以特殊運(yùn)行模式運(yùn)行,在該特殊運(yùn)行模式中,由微處理器在控制輸出端上 尤其是僅輸出如下控制值,其命令電流接口將信號電流的電流強(qiáng)度Ix調(diào)節(jié)成使得靜態(tài)電流 強(qiáng)度水平Id位于預(yù)定的測量區(qū)間△ 112之外,但尤其是位于為了警告保留的或者在開頭提 及的NAMUR推薦標(biāo)準(zhǔn)NE43:1994年1月18日中為此提出的、大致設(shè)定在3. 6mA之下或21mA 之上的電流范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案,變送器電路Tr以及進(jìn)而利用其形成的測 量設(shè)備電子器件ME此外被設(shè)置成用于有時地,例如在測量設(shè)備電子器件或被測變量的自 我診斷出的干擾的情況下,自動從正常運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換到之前提到的特殊運(yùn)行模式中。
[0060] 像已經(jīng)提及的那樣,所提到類型的電流接口尤其是也可以由于其即使在工業(yè)的 測量和自動化技術(shù)的現(xiàn)代的測量設(shè)備中卻始終值得一提地以模擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)的電路結(jié)構(gòu)而 易于緩慢和/或逐步地改變其由參與調(diào)整或調(diào)節(jié)信號電流的全部電子部件或結(jié)構(gòu)組件確 定的、最終表征各電流接口的瞬時傳遞特性的特性曲線函數(shù),從而使電流接口瞬時根據(jù) 數(shù)字控制值Wu調(diào)節(jié)靜態(tài)電流強(qiáng)度水平I d時所依據(jù)的各個當(dāng)前的特性曲線函數(shù)I +4 = C+ ? WU+D+與之前例如在工廠中測量時或者在現(xiàn)場(即,在安裝在機(jī)組中的測量設(shè)備上), 在其開始運(yùn)轉(zhuǎn)時執(zhí)行的測量設(shè)備電子器件(重新)校準(zhǔn)期間可針對電流接口獲知的特性曲 線函數(shù)IdZOWy+D不同,例如這是因?yàn)殡娏鹘涌诘碾娮硬考蚪Y(jié)構(gòu)組件越來越老化,進(jìn) 而所有的變送器特性曲線也發(fā)生變化,即:
[0061]
[0062] 或者說
[0063]C?(Aj+Ag?XD』)+D一C+ ? (Aj+Ag?XD』)+D+
[0064] 并且與此相應(yīng)地,也因?yàn)楂@知的測量值XDj與為之當(dāng)前調(diào)節(jié)出的電流強(qiáng)度水平I。 之間的上面提到的(在此成比例的)關(guān)系,即:
[0065]
[0066] 因此也就是說,以前正確的,即與電流接口DCC的之前的特性曲線在那時精確協(xié) 調(diào)一致的控制值計(jì)算規(guī)則(?)以增大的程度越來越不精確地匹配于利用其操控的在此期 間在其傳遞特性上發(fā)生變化的電流接口DCC。這在特性曲線函數(shù)的持續(xù)變化中也可以導(dǎo)致 在當(dāng)前的計(jì)算規(guī)則與瞬時特性曲線函數(shù)之間的差異首先變得越來越大,并且由此導(dǎo)致在控 制值與由此引起的靜態(tài)電流強(qiáng)度水平Ix,j之間的偏差進(jìn)而在測量值WD,j與相對應(yīng)的靜 態(tài)電流強(qiáng)度水平Id之間的偏差從通常不能精確預(yù)測或確定的時間點(diǎn)%311開始具有不允許 地高的程度。結(jié)果該偏差導(dǎo)致當(dāng)前有效的計(jì)算規(guī)則不再匹配于電流接口DCC的當(dāng)前的特性 曲線(?),這是因?yàn)殡S后獲知的控制值分別導(dǎo)致變送器錯誤Err,即以實(shí)際調(diào)節(jié)出的靜態(tài) 電流強(qiáng)度水平出的測量值與分別基于相應(yīng)附屬的控制值Wu的測量值X 間的差 異,其是不允許地高的,并且必要時也可以被報告和/或修正。變送器錯誤Err例如可以根 據(jù)如下公式定量地說明:
[0067]
[0068] 也就是說,從該時間點(diǎn)tfail開始,將首先充分精確地匹配于電流接口的計(jì)算規(guī)則 假定為眼下不再匹配于電流接口或其瞬時特性曲線函數(shù)OWu+D-C' ?¥&_+0'的計(jì)算規(guī) 貝1J,進(jìn)而借助變送器電路,即根據(jù)其當(dāng)前的變送器特性曲線:
[0069]
[0070] 提供的信號電流Ix,j-I'x,j被歸為是瞬時有錯誤的(?) ^
[0071] 在根據(jù)本發(fā)明的變送器電路Tr中進(jìn)而在利用其形成的根據(jù)本發(fā)明的測量設(shè)備 中,此外還規(guī)定,盡可能提早識別出并在必要時報告電流接口DCC的特性曲線函數(shù)的可能 的、尤其是也隨著持續(xù)的運(yùn)行持續(xù)時間或電流接口DCC的老化發(fā)生的改變,并且/或者相應(yīng) 地通過對控制值的計(jì)算規(guī)則的適當(dāng)?shù)?,即借助微處理器yC和電流接口DCC本身實(shí)現(xiàn)的補(bǔ) 充來補(bǔ)償。為此,微處理器yC具有與電流接口DCC的電流信號輸出端iD()Ut電連接的電流 信號輸入端ID_in。此外,根據(jù)本發(fā)明的變送器電路Tr的微處理器yc被設(shè)置成用于基于控 制值序列WD和通過電流信號輸入端IDin讀入的電流值序列iDin,有時地尤其是也輪流地檢 驗(yàn)電流接口,即,至少短時間地獲知電流接口DCC的瞬時特性曲線函數(shù)是否仍然匹配于當(dāng) 前適用于獲知控制值的、進(jìn)而由微處理器UC實(shí)施以生成控制值的計(jì)算規(guī)則(◎),或者電 流接口DCC的傳遞特性例如是否在此期間已經(jīng)發(fā)生劇烈改變,從而使變速器錯誤Err不允 許地高,其必要時也可以相應(yīng)地被報告和/或修正,進(jìn)而使當(dāng)前有效的計(jì)算規(guī)則不再匹配 于電流接口DCC的當(dāng)前的特性曲線函數(shù),進(jìn)而可以監(jiān)控電流接口或其功能良好性。
[0072] 對電流接口DCC的同樣的檢驗(yàn)或監(jiān)控可以通過如下方式進(jìn)行,S卩,借助微處理器 UC例如必要時也有規(guī)律地反復(fù)地獲知瞬時代表借助電流接口DCC調(diào)節(jié)的電流強(qiáng)度水平的 控制值與至少一個附屬的數(shù)字電流值Iu之間的偏差,并且隨后確定所獲知的偏差是 否位于為之預(yù)定的代表允許的偏差的公差范圍之內(nèi)或之外,并且或者借助微處理器yc計(jì) 算上述電流值1:^與控制值Wu,進(jìn)而與由其代表的測量值\^_偏差多少或多少百分比。替 選或補(bǔ)充地,可以基于兩個或多個分別通過控制值Wu和相應(yīng)附屬的電流值成的值 對,借助微處理器yC至少近似地獲知電流接口DCC的當(dāng)前的特性曲線函數(shù)的各個當(dāng)前的 特征參數(shù):斜率C'和零點(diǎn)D',并且與為之而提前獲知的、例如在持久數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中 存儲的參考值C、D進(jìn)行比較,以便例如確定上述當(dāng)前的特性曲線函數(shù)與之前例如在工廠中 進(jìn)行校準(zhǔn)期間,針對電流接口DCC獲知的特性曲線函數(shù)是否存在偏差,或者偏差多少。
[0073] 在與例如位于若干毫秒范圍內(nèi)的重復(fù)率相比(利用該重復(fù)率在微處理器中生成 本來的測量值或控制值),對電流接口DCC的檢驗(yàn)可以被視為是對時間要求不嚴(yán)格的,進(jìn)而 可以被延長到更大的時間段,例如幾分鐘之后,檢驗(yàn)變送器電路可以首先毫無問題地也在 其正常運(yùn)行模式期間進(jìn)行,例如也以如下方式進(jìn)行,即,首先通過微處理器控制地將預(yù)定數(shù) 量的借助控制值Wy和相應(yīng)附屬的電流值I^形成的值對至少暫時地,即至少直到當(dāng)前要 執(zhí)行的檢驗(yàn)結(jié)束地存儲在數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中,并且隨后被用于像之前提到地那樣獲知 特性曲線函數(shù)。在此,可以特別有利的是,將控制值、至少一個附屬的數(shù)字電流值、進(jìn)而至少 一個利用其形成的值對與時間標(biāo)記(即,與存儲的時間點(diǎn)對應(yīng)的同一時間值)一起存儲在 數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中。必要時分別與附屬的時間標(biāo)記一起存儲的值對和/或在其電流值 與相應(yīng)附屬的控制值之間獲知的偏差或變送器錯誤Err例如也可以借助顯示元件HMI就地 顯示出來,例如根據(jù)相應(yīng)傳送到微處理器上的控制指令并且/或者非易失性地(必要時同 樣與相應(yīng)的時間標(biāo)記一起)存儲在數(shù)據(jù)存儲器EEPR0M中。
[0074] 考慮到電流接口DCC的特性曲線函數(shù)典型地在時間上僅非常慢地變化,例如也是 與之前提到的重復(fù)率相比,利用該重復(fù)率獲知測量值,或者與要檢測的被測變量的典型的 改變率相比,對電流接口的檢驗(yàn)僅像已經(jīng)示意出的那樣有時地,例如時控地并且/或者在 需要時執(zhí)行就完全可以滿足了。但與此相應(yīng)地也完全可能的是,電流接口的電流信號輸出 端1:?可接通或可斷開地構(gòu)造,從而電流接口只有在得到接通,進(jìn)而激活電流信號輸出端 的控制指令〇N之后才在電流信號輸出端I上輸出電流值序列iD,或者說反過來, 例如在控制指令0N消失的情況下,電流接口暫時在電流信號輸出端ID()Utl沒有輸出電流 值序列iD,形成電流輸出端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC為此必要時也可以整體關(guān)閉,例如以便暫 時降低對于運(yùn)行變送器電路來說必需的有效電功率,并且/或者以便盡可能小地保持上述 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的由老化特性一起決定的運(yùn)行時間。在此,也可以有利的是考慮激活 時間,即,在預(yù)定的運(yùn)行時間段內(nèi)累積的總時間(在該時間內(nèi),電流接口在電流輸出端IDwt 上輸出電流值序列iD)比解除激活時間要更短,該解除激活時間是在預(yù)定的運(yùn)行時間段內(nèi) 累積的總時間(在該時間內(nèi),電流接口在電流輸出端ID()Ut上不輸出電流值序列iD)。根據(jù)本 發(fā)明的另一設(shè)計(jì)方案,像也在圖1中示意性示出的那樣,電流接口與此相應(yīng)地還具有釋放 輸入端EN,并且微處理器具有與電流接口的上述釋放輸入端連接的釋放輸出端。電 流接口此外以如下方式設(shè)計(jì),即,在釋放輸入端EN上提供激活電流信號輸出端IIST()Ut的控 制指令ON之后,在電流輸出端IIST()Ut上輸出電流值序列iD。以相應(yīng)方式,微處理器此外被 設(shè)置成用于有時生成用于激活電流信號輸出端的控制指令,并且在釋放輸出端I__ 上將其輸出。此外,電流接口被設(shè)置成用于如果在釋放輸入端EN上沒有提供激活的控 制指令0N,或者在釋放輸入端EN上提供解除激活電流信號輸出端ID()Ut的控制指令OFF之 后,在電流輸出端1:?上沒有電流值序列iD輸出。針對最后這種情況,微處理器此外也可 以被設(shè)計(jì)成使其有時也生成用于解除激活電流信號輸出端Ibut的控制指令,并且在釋放輸 出端上將其輸出。替選或補(bǔ)充地,為了短時間地解除激活電流輸出端或?yàn)榱藬嚅_形 成電流輸出端的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC,對于運(yùn)行變送器電路來說必需的有效電功率也可以 暫時也以如下方式降低,即,使控制模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC的時鐘信號僅暫時例如在檢驗(yàn)電 流接口DCC期間具有與在其他情況下調(diào)整出的基本時鐘頻率相比更高的工作時鐘頻率。
[0075] 對于如下通常無法排除在外的情況,S卩,借助微處理器UC基于在運(yùn)行期間執(zhí)行 的電流接口DCC檢驗(yàn)來有時確定,當(dāng)前有效的計(jì)算規(guī)則不再匹配于電流接口DCC的當(dāng)前的 特性曲線函數(shù)(@),進(jìn)而識別出超過時間點(diǎn)tfail,這首先可以例如也接地借助提及的顯 示元件HMI顯示出來,以便因此首先僅報告需要對變送器電路的調(diào)節(jié)進(jìn)行相應(yīng)修正。但替 選或補(bǔ)充地,也可以基于由微處