DE102006054421A1

DE102006054421A1 - Device i.e. field device, for determining and/or monitoring e.g. flow, has signal processing unit that is exchangeably designed, where different processing units are utilized based on preset measurement accuracy of measurement values

Info

Publication number: DE102006054421A1
Application number: DE200610054421
Authority: DE
Inventors: Michael Philipps
Original assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser SE and Co KG
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2008-05-21
Also published as: CN101583849B; CN101583849A

Abstract

The device (1) has a modular designed transducer circuit (3) with a sensor unit (4) determining an electrical measured variable (M) from a chemical and/or physical process factor, and supplying a sensor (2) with energy. Signal processing unit (5) determines a measurement value from the variable, and transmission of conditioned output signals (AS) is provided between the units (4, 5). The unit (5) is exchangeably designed, where different processing units are utilized based on predetermined measurement accuracy of measurement values.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device with a modular design Measuring transducer circuit according to the preamble of claim 1.

In der industriellen Messtechnik, insb. in der Automatisierungs- und Prozesssteuerungstechnik, werden regelmäßig Vorrichtungen eingesetzt, die im Prozessablauf mittels Sensoren Prozessvariablen messen oder mittels Aktoren Regelgrößen steuern. Die entsprechenden Vorrichtungen ermitteln beispielsweise den Druck, den Durchfluss, den Füllstand, die Dielektrizitätskonstante, die Grenzschicht, die Temperatur oder eine andersartige physikalische und/oder chemische Prozessgröße als eine Prozessvariable in einem Prozessablauf. Von der Anmelderin werden beispielsweise solche Vorrichtungen als Feldgeräte unter dem Namen Cerabar, Deltabar, Deltapilot, Promass, Levelflex, Micropilot, Prosonic, Soliphant, Liquiphant, Easytemp produziert und vertrieben, die vorwiegend dazu bestimmt sind, zumindest eine der oben bezeichneten Prozessvariablen eines Mediums in einem Behälter zu bestimmen und/oder zu überwachen.In industrial metrology, esp. in the automation and Process control technology, devices are regularly used, which measure process variables using sensors in the process sequence or Controlling controlled variables by means of actuators. The corresponding devices determine, for example, the pressure the flow, the level, the dielectric constant, the boundary layer, the temperature or a different physical and / or chemical process size as one Process variable in a process flow. Be by the applicant For example, such devices as field devices under the name Cerabar, Deltabar, Deltapilot, Promass, Levelflex, Micropilot, Prosonic, Soliphant, Liquiphant, Easytemp produced and distributed predominantly intended to be at least one of the above-mentioned process variables a medium in a container to determine and / or monitor.

Eine Gemeinsamkeit aller der oben erwähnten Vorrichtungen bzw. Feldgeräte ist, dass aus den durch die Sensoren ermittelten Prozessgrößen mittels einer nachgeschalteten Elektronik ein Messwert ermittelt und auswertet wird. Diese Elektronik ist meist auf die entsprechenden Messanforderungen und zu messende Prozessgröße so angepasst, dass für jedes Sensorprinzip, für jede zu messende Prozessgröße und für jede Messperformance eine eigenständige Elektronik entwickelt werden muss. Die Messelektronik ist meist als ASIC-Schaltung (Anwendungsspezifische Integrierte Schaltung) ausgestaltet, die oft in großen Stückzahlen hergestellt wird. Deshalb ist es für viele Hersteller solcher Feldgeräte kostengünstiger, unterschiedliche Feldgeräte mit unterschiedlichen Messgenauigkeitsstandards mit einer einheitlichen Elektronik mit einer maximalen Messperformance auszustatten. Die einzelnen Funktionalitäten können z.B. per Software aktiviert oder deaktiviert werden.A Commonality of all of the above Devices or field devices is that from the process variables determined by the sensors a measured value is determined and evaluated by a downstream electronics unit becomes. This electronics is mostly based on the appropriate measurement requirements and adapted to be measured process size, that for every sensor principle, for every process variable to be measured and for each measurement performance an independent one Electronics must be developed. The measuring electronics is usually as ASIC circuit (application-specific integrated circuit) designed, often in large numbers will be produced. That is why it is for many manufacturers field devices cost-effective, different field devices with different measurement accuracy standards with a uniform Equip electronics with a maximum measurement performance. The individual functionalities can e.g. be activated or deactivated by software.

Nachteilig an diesen unterschiedlichen Elektroniken ist, dass sich die Kosten für die Elektronik nicht proportional zu der geforderten Messperformance verhalten.adversely At these different electronics is that the cost for the Electronics not proportional to the required measurement performance behavior.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung aufzuzeigen, dessen Messperformance und Funktionalität sich entsprechend den Anforderungen einfach anpassen lässt und das kostengünstig umzusetzen ist.The The object of the invention is to provide a device whose Measurement performance and functionality can be easily adapted to the requirements and the cost-effective is to implement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit zumindest einem Sensor zum Erfassen wenigstens einer chemischen und/oder physikalischen Prozessgröße und mit zumindest einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, welcher zumindest eine Sensoreinheit, die aus der vom Sensor erfassten Prozessgröße eine elektrische Messgröße ermittelt und den Sensor mit der notwendigen Energie versorgt, und zumindest einer anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit zur Ermittlung eines Messwerts aus der elektrische Messgröße, umfasst, wobei die Übertragung eines konditioniertes Ausgangssignals zwischen der Sensoreinheit und der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist, wobei die anwendungsspezifische Signalverarbeitungseinheit austauschbar ausgestaltet ist, und wobei in Abhängigkeit von einer vorgebbaren Messgenauigkeit des Messwerte zumindest eine von mehreren unterschiedlichen Arten von anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheiten einsetzbar ist.These The object is achieved by a Device with at least one sensor for detecting at least one chemical and / or physical process size and with at least one Modular transducer circuit, which at least one Sensor unit that uses the process variable detected by the sensor electrical measured variable determined and supplies the sensor with the necessary energy, and at least an application-specific signal processing unit for detection a measured value from the electrical measured quantity, wherein the transmission a conditioned output signal between the sensor unit and the application specific signal processing unit is, wherein the application-specific signal processing unit interchangeable is configured, and wherein in dependence on a predefinable Measurement accuracy of the measured values at least one of several different ones Types of application-specific signal processing units can be used is.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Signalverarbeitungseinheit eine Regel-/Auswerteeinheit nachgeschaltet ist, die zur Auswertung und Weiterverarbeitung des Messwerts, sowie zur Steuerung und Regelung der Vorrichtung vorgesehen.at a preferred embodiment of the device according to the invention the signal processing unit is followed by a control / evaluation unit is responsible for the evaluation and further processing of the measured value, as well provided for the control and regulation of the device.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine erste Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit für Anwendungen mit einer niedrigen Anforderung an die Messgenauigkeit vorgesehen ist.A advantageous embodiment the device according to the invention provides that a first type of application-specific signal processing unit for applications provided with a low requirement for measurement accuracy is.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht eine zweite Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit für Anwendungen mit einer mittleren Anforderung an die Messgenauigkeit vor.A further advantageous embodiment of the device according to the invention sees a second type of application specific signal processing unit for applications with a medium requirement for measurement accuracy.

In einer ergänzenden, vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine dritte Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit für Anwendungen mit einer hohen Anforderung an die Messgenauigkeit vorgesehen.In a supplementary, advantageous embodiment of the device according to the invention is a third Type of application-specific signal processing unit for applications provided with a high demand on the measurement accuracy.

Bei einer weiteren bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird davon ausgegangen, dass die erste Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit zumindest eine Tiefpass-Schaltung umfasst.at a further preferred embodiment the device according to the invention It is assumed that the first type of application-specific Signal processing unit comprises at least one low-pass circuit.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung sieht vor, dass die Tiefpass-Schaltung einen zur elektrischen Messgröße proportionalen Messwert als ein analoges Stromsignal oder eine analoges Spannungssignal bereitstellt.A Another preferred embodiment of Device according to the invention provides that the low-pass circuit a proportional to the electrical parameter Measured value as an analog current signal or an analog voltage signal provides.

Eine ergänzende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt, dass die zweite Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit zumindest eine Zähler-Schaltung umfasst.A supplemental embodiment of the device according to the invention allows the second Type of application-specific signal processing unit comprises at least one counter circuit.

Bei einer weiterführenden bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die dritte Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit zumindest eine Analog-Digital-Wandler-Schaltung.at a continuing preferred embodiment the device according to the invention comprises the third type of application-specific signal processing unit at least one analog-to-digital converter circuit.

Weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtung berücksichtigen, dass die Zähler-Schaltung und/oder die Analog-Digital-Wandler-Schaltung einen zur elektrischen Messgröße proportionalen Messwert als ein Digitalsignal bereitstellen.Further preferred embodiment of the device according to the invention take into account that the counter circuit and / or the analog-to-digital converter circuit proportional to the electrical measurement Provide measured value as a digital signal.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die erste Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit fest in der Messwandlerschaltung integriert.In another preferred embodiment the device according to the invention is the first type of application-specific signal processing unit firmly integrated in the transducer circuit.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht dazu vor, dass in der Messwandlerschaltung zumindest ein Steckplatz zum modularen Austauschen der unterschiedlichen Arten von der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist.A Embodiment of the device according to the invention provides for at least one slot in the transducer circuit to modularly exchange the different types of the application specific ones Signal processing unit is provided.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltelement an dem Steckplatz vorgesehen.at a further embodiment The invention provides a switching element is provided at the slot.

Eine andere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschäftigt sich mit dem Fall, dass eine Überprüfungseinheit vorgesehen ist, die eine Plausibilitätsüberprüfung oder Validierung der von der in den Steckplatz eingebrachten zweiten Art oder dritten Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit ermittelten Messwerte mit den durch die fest in der Messwandlerschaltung integrierten ersten Art der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit ermittelten Messwerte ermöglicht.A Another preferred embodiment of the Invention busy dealing with the case of having a verification unit intended to provide a plausibility check or validation of the the inserted in the slot second type or third type the application-specific signal processing unit determined Measured values with those integrated by the fixed in the transducer circuit first type of application-specific signal processing unit determined measured values.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass zumindest eine leitungsgebundene Verbindung zur Übermittlung des einheitlich modulierten Ausgangssignals zwischen der Sensoreinheit und der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist.In an advantageous embodiment of the device according to the invention It is proposed that at least one wired connection for transmission the uniformly modulated output signal between the sensor unit and the application specific signal processing unit is.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass zumindest ein Trennelement zur galvanischen Trennung der leitungsgebundenen Verbindung vorgesehen ist.A advantageous embodiment the device according to the invention is to be seen in that at least one separating element for galvanic Separation of the wired connection is provided.

Eine alternative vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine drahtlose Verbindung zur Übermittlung des einheitlich modulierten Ausgangssignals zwischen der einheitliche Sensoreinheit und der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit vorgesehen ist.A alternative advantageous embodiment of the device according to the invention Provides a wireless connection to transmit the uniform modulated output signal between the unitary sensor unit and the application specific signal processing unit is.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine gemeinsame Taktleitung oder eine Präambel im einheitlich modulierten Ausgangssignal zur Synchronisation, z.B. der Taktfrequenz, der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit und der Sensoreinheit vorgesehen.In a further preferred embodiment the device according to the invention is a common clock line or preamble in uniformly modulated Output signal for synchronization, e.g. the clock frequency, the application-specific Signal processing unit and the sensor unit provided.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Vorrichtung sieht insbesondere vor, dass Einstellungsparameter zur Versorgung der unterschiedlichen Arten von Sensoren und/oder zur Auswertung der elektrischen Messgröße der unterschiedlichen Arten von Sensoren in der Sensoreinheit abgelegt sind.A preferred embodiment of the device provides in particular, that adjustment parameters to supply the different Types of sensors and / or for the evaluation of the electrical variable of the different Types of sensors are stored in the sensor unit.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Sensoreinheit eine Automationsroutine zur Einstellung der ermittelten Art des angeschlossenen Sensors entsprechenden Einstellungsparameter vorgesehen.at a preferred embodiment of the device according to the invention is an automation routine for adjustment in the sensor unit the determined type of the connected sensor corresponding adjustment parameters intended.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht eine Parametrierungseinheit vor, die Daten zumindest zur Einstellung der Einstellungsparameter und/oder Daten zur Einstellung der Konditionierung des einheitlich konditionierten Ausgangssignals an die Sensoreinheit übermittelt.at a further preferred embodiment of the device according to the invention provides a parameterization unit, the data at least for setting the adjustment parameter and / or data for setting the conditioning the uniformly conditioned output signal is transmitted to the sensor unit.

Bei einer weiteren bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird davon ausgegangen, dass als einheitlich konditioniertes Ausgangssignal ein pulsweitenmoduliertes Signal vorgesehen ist.at a further preferred embodiment the device according to the invention It is assumed that as a uniform conditioned output signal a pulse width modulated signal is provided.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung sehen vor, dass als einheitlich konditioniertes Ausgangssignal ein frequenzmoduliertes Signal vorgesehen ist.Further preferred embodiments The device according to the invention provide that as a unitary conditioned output signal provided a frequency modulated signal is.

Eine ergänzende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt, dass als einheitlich konditioniertes Ausgangssignal ein pulsphasenmoduliertes Signal vorgesehen ist.A supplementary embodiment the device according to the invention allows that as a uniform conditioned output signal Pulsphasenmoduliertes signal is provided.

Weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung berücksichtigen, dass die Sensoren als Heißleiter, Kaltleiter, Halbleiter-Temperatursensor, Thermoelement, Pyroelektrischer Temperatursensor, Curie-Effekt-Temperatursensor und/oder faseroptische Temperatursensor zur Ermittlung einer Temperatur als elektrische Messgröße der Prozessgröße ausgestaltet sind.Further preferred embodiment the device according to the invention consider, that the sensors act as a thermistor, PTC thermistor, semiconductor temperature sensor, Thermocouple, pyroelectric temperature sensor, Curie effect temperature sensor and / or fiber optic temperature sensor for determining a temperature designed as an electrical parameter of the process variable are.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Sensoren, die nach einem kapazitiven oder piezoresistiven Wirkprinzip die Prozessgröße Druck in eine proportionale elektrische Messgröße umwandeln, zur Ermittlung eines Druckes als elektrische Messgröße der Prozessgröße vorgesehen.In another preferred embodiment the device according to the invention are sensors that act on a capacitive or piezoresistive principle the process variable pressure convert into a proportional electrical measurand, to determine a pressure provided as an electrical parameter of the process variable.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht dazu vor, dass Sensoren, die nach einem kapazitivem, konduktivem, piezoelektrischen Messprinzip oder Laufzeit-Messprinzip arbeiten, zur Ermittlung eines Füllstands oder eines Grenzstands in einem Behälter als elektrische Messgröße der Prozessgröße vorgesehen sind.A Embodiment of the device according to the invention provides that sensors that are designed to be capacitive, conductive, piezoelectric measuring principle or transit time measuring principle work, to determine a level or a limit level in a container provided as an electrical measurement of the process variable are.

Eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschäftigt sich mit dem Fall, dass Sensoren, die nach einem magnetisch-induktivem Messprinzip, Coriolis-, Wirbelstromzähl- oder Laufzeit-Messprinzip arbeiten, zur Ermittlung eines Durchflusses als elektrische Messgröße der Prozessgröße vorgesehen sind.A Embodiment of the device according to the invention employed itself with the case that sensors, after a magneto-inductive Measuring principle, Coriolis, eddy current counting or transit time measuring principle work, provided for determining a flow as an electrical parameter of the process variable are.

Die vorgenannten sowie beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Form, Gestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeptionen keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.The aforementioned and claimed and described in the embodiments to be used according to the invention Components are subject in size, shape, Design, material selection and technical conceptions have no special exceptions, so that the selection criteria known in the field of application apply without restriction can find.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind zur besseren Übersicht und zur Vereinfachung die Bauteile oder die Bauteilgruppen, die sich in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt:Further Details, features and advantages of the subject matter of the invention result from the following description of the accompanying drawings, in the preferred embodiments the invention are shown. Embodiments illustrated in the figures The invention is for a better overview and for simplicity, the components or component groups that conform to their structure and / or function, with the same Provided with reference numerals. It shows:

1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, 1 A first exemplary embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit,

2: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, 2 FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit, FIG.

3: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, 3 A third embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit,

4: ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, 4 A fourth exemplary embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit,

5: ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, 5 FIG. 1 shows a fifth exemplary embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit, FIG.

6: ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung, und 6 a sixth embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit, and

7: ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung. 7 : A seventh embodiment of a device according to the invention with a modular transducer circuit.

Die Erfindung ist, eine Messwandlerschaltung 3 mit Komponenten, wie z.B. einer vereinheitlichten Sensoreinheit 4, eine Regel-/Auswerteeinheit 11, einer Energieversorgungseinheit und einer Kommunikationsschnittstelle 22 entsprechend vorkonfektioniert auszustatten und je nach Messperformance bzw. gewünschter Messgenauigkeit des Messwerts MW der Prozessgröße P zumindest eine erste Art 5a, eine zweite Art 5b und/oder eine dritte Art 5c der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 modular einzusetzen. Die erfindungsgemäße modular aufgebaute Messwandlerschaltung 3 ist beispielsweise, wie in 1 gezeigt, in einem Messumformer 23 integriert. Andererseits ist es möglich, dass die Messwandlerschaltung 3 mit dem Sensor 2 direkt, ohne Integration in einem Messumformer 23, in einem Gerät oder einer Anlage eingebaut ist. Diese erfindungsgemäße Messwandlerschaltung 3 wandelt die elektrische Messgrößen M von angeschlossenen Sensoren 2 in einen durch ein proportionales, analoges oder digitales Messsignal abbildenden Messwert M um. Ein Sensor 2 bzw. Messfühler ist ein technisches Element, welches bestimmte physikalische oder chemische Prozessgrößen, wie z. B. den Füllstand, Durchfluss, Druck, den pH-Wert, die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Leitfähigkeit, in einem begrenzten Umgebung qualitativ oder als elektrische Messgröße M quantitativ ermittelt. Diese Prozessgrößen P werden mittels physikalischer oder chemischer Effekte von den Sensoren 2 erfasst und in eine proportionale, weiterverarbeitbare, elektrische Messgröße M umgeformt. Die Signalverarbeitungseinheit 5 beinhaltet beispielsweise auch eine Signalaufbereitungseinheit, die das ermittelte Messsignal entsprechend linearisiert, verstärkt, skaliert und/oder kalibriert.The invention is a transducer circuit 3 with components, such as a unified sensor unit 4 , a control / evaluation unit 11 , a power supply unit and a communication interface 22 equipped in accordance with prefabricated and depending on the performance or desired accuracy of the measured value MW of the process variable P at least a first kind 5a , a second kind 5b and / or a third kind 5c the application specific signal processing unit 5 modular use. The inventive modular transducer circuit 3 is, for example, as in 1 shown in a transmitter 23 integrated. On the other hand, it is possible that the transducer circuit 3 with the sensor 2 directly, without integration in a transmitter 23 , is installed in a device or system. This transducer circuit according to the invention 3 converts the electrical variables M from connected sensors 2 in a measured by a proportional, analog or digital measurement signal measured value M. A sensor 2 or sensor is a technical element which certain physical or chemical process variables, such. B. the level, flow, pressure, pH, temperature, humidity, conductivity, in a limited environment qualitatively or as electrical quantity M quantitatively determined. These process variables P are generated by physical or chemical effects of the sensors 2 recorded and converted into a proportional, weiterverarbeitbare, electrical parameter M. The signal processing unit 5 For example, it also includes a signal conditioning unit that linearizes, amplifies, scales and / or calibrates the determined measurement signal.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einem Messumformer 23 und einem Sensor 2 aufgezeigt. Die Vorrichtung 1 wird allgemein auch als Feldgerät oder Sensorsystem bezeichnet. In dem Messumformer 23 ist einen modular aufgebaute Messwandlerschaltung 3 vorgesehen, die zumindest aus einer einheitlichen Sensoreinheit 4 und einer ersten Art 5a der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 aufgebaut ist. Die erste Art 5a der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ist für Anwendungen mit einer niedrigen Anforderung an die Messgenauigkeit der mit der Vorrichtung 1 ermittelten Messwerte MW der Prozessgröße P vorgesehen. Unter dem Begriff der Messgenauigkeit ist in der Messtechnik der Grad der Übereinstimmung zwischen dem ermittelten Messwert MW und dem absoluten Istwert des Messwert MW zu verstehen, die Differenz der beiden Werte bezeichnet man als absoluten Fehler. Gegebenenfalls ist, wie in 1 dargestellt, eine Regel-/Auswerteeinheit 11 und eine Kommunikationsschnittstelle 22 in dem Messumformer 23 integriert. An dem Messumformer 23 ist zumindest ein Sensor 2 angeschlossen, der eine Prozessgröße P in einem Prozess ermittelt. Die Prozessgrößen P in einem Prozess sind hier beispielsweise prozessabhängige, physikalische Größen, wie z.B. den Druck, den Füllstand, den Durchfluss, die Temperatur, und mediumsabhängige, physikalische Größen, wie z.B. die Dichte, die Leitfähigkeit des Mediums. Diese vom Sensor 2 erfasste Prozessgröße P wird von der Sensoreinheit 4 erfasst und anhand der durch die vorliegenden Einstellungsparametem E eingestellten Sensoreinheit 4 in eine elektrische Messgröße M umgesetzt. In den Einstellungsparametern E wird der Sensoreinheit 4 vorgegeben, wie die Prozessgröße P des Sensors 2 zu erfassen und in ein der elektrischen Messgröße M entsprechendes moduliertes Ausgangssignal AS umzusetzen ist. Die Sensoreinheit 4 ist so ausgebildet, dass jede elektrische Messgröße M als ein entsprechendes konditioniertes moduliertes Ausgangssignal AS an die anwendungsspezifische Auswerteeinheit 5 übermittelt wird. Die Sensoreinheit 4 ist über die Einstellungsparameter E so eingestellt, dass je nach Höhe der ermittelten elektrische Messgröße M ein diesem proportionales moduliertes Ausgangssignal AS über einen leitungsgebundene Verbindung 14 übermittelt wird. Als konditioniertes, moduliertes Ausgangssignal AS kann beispielsweise ein pulsweitenmoduliertes, frequenzmoduliertes, pulsphasenmoduliertes Stromsignal oder Spannungssignal eingesetzt werden. Die in 1 dargestellte erste Art 5a der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ist beispielsweise im einfachsten Fall als ein Tiefpass 6 ausgestaltet, der aus dem übermittelten modulierten Ausgangssignals AS, z.B. einem pulsweitenmodulieten Signal, einen entsprechenden, gemittelten, gleichförmigen Strom- oder Spannungswert ermittelt. Dieser Tiefpass 6 ist als ein Modul ausgestaltet, das sich über einen Steckplatz 12 in der Messwandlerschaltung 3 integrieren lässt.In 1 is a first embodiment of a device according to the invention 1 with a transmitter 23 and a sensor 2 demonstrated. The device 1 is also commonly referred to as a field device or sensor system. In the transmitter 23 is a modular transducer circuit 3 provided, at least from a single sensor unit 4 and a first kind 5a the application specific signal processing unit 5 is constructed. The first kind 5a the application specific signal processing unit 5 is for users With a low requirement on the accuracy of measurement with the device 1 determined measured values MW of the process variable P provided. In the measurement technique, the term measuring accuracy means the degree of correspondence between the measured value MW determined and the absolute actual value of the measured value MW; the difference between the two values is referred to as an absolute error. If necessary, as in 1 represented, a control / evaluation unit 11 and a communication interface 22 in the transmitter 23 integrated. At the transmitter 23 is at least one sensor 2 connected, which determines a process variable P in a process. The process variables P in a process here are, for example, process-dependent, physical variables, such as the pressure, the level, the flow, the temperature, and medium-dependent, physical variables, such as the density, the conductivity of the medium. This from the sensor 2 detected process variable P is from the sensor unit 4 detected and based on the set by the present Einstellparametem sensor unit 4 converted into an electrical parameter M. In the adjustment parameters E, the sensor unit 4 given as the process variable P of the sensor 2 to detect and in a the electrical parameter M corresponding modulated output signal AS is to be implemented. The sensor unit 4 is designed so that each electrical quantity M as a corresponding conditioned modulated output signal AS to the application-specific evaluation unit 5 is transmitted. The sensor unit 4 is adjusted via the adjustment parameters E so that, depending on the height of the determined electrical parameter M a modulated this modulated output signal AS via a wired connection 14 is transmitted. As a conditioned, modulated output signal AS, for example, a pulse width modulated, frequency modulated, pulse phase modulated current signal or voltage signal can be used. In the 1 illustrated first type 5a the application specific signal processing unit 5 is, for example, in the simplest case as a low pass 6 configured, which determined from the transmitted modulated output signal AS, eg a pulse width modulated signal, a corresponding, averaged, uniform current or voltage value. This low pass 6 is designed as a module that extends over a slot 12 in the transducer circuit 3 integrate.

Ein Signalumsetzter 9 wandelt das von dem Tiefpass 6 geglättete, gemittelte Ausgangssignal AS in ein entsprechendes analoges Stromsignal AI oder ein analoges Spannungssignal AU um und/oder passt die Größenzuordnung des geglätteten, gemittelten Ausgangssignals AS dem analogen Stromsignal AI bzw. Spannungssignal AU an. Dieser Signalumsetzer 9 ist beispielsweise in der Regel-/Auswerteeinheit 11 integriert, jedoch lässt sich dieser Signalumsetzer 9 auch in dem Modul der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 der ersten Art 5a integrieren.A signal converter 9 convert that from the lowpass 6 smoothed, averaged output signal AS into a corresponding analog current signal AI or an analog voltage signal AU and / or adjusts the size allocation of the smoothed, averaged output signal AS to the analog current signal AI or voltage signal AU. This signal converter 9 is for example in the control / evaluation unit 11 integrated, however, this signal converter can be 9 also in the module of the application-specific signal processing unit 5 the first kind 5a integrate.

Die analogen Stromsignale AI bzw. Spannungssignale AU werden dann entweder direkt oder über eine Kommunikationsschnittstelle 22 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 an weitere Elektronikeinheiten im OEM-Bereich (Original Equipment Manufacturer), weitere Feldgeräte oder eine Leitstelle ausgegeben. Unter dem Begriff des OEM-Produzenten versteht man einen Hersteller, der selbst produzierte Teilprodukte und/oder Produkte für andere Anbieter herstellt.The analog current signals AI or voltage signals AU are then either directly or via a communication interface 22 the device according to the invention 1 to other electronic units in the OEM area (original equipment manufacturer), other field devices or a control center. The term OEM manufacturer means a manufacturer who produces self-produced partial products and / or products for other suppliers.

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 und einem Sensor 2 aufgezeigt. Die modular aufgebaute Messwandlerschaltung 3 ist zumindest aus einer einheitlichen Sensoreinheit 4 und einer zweiten Art 5b der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 für eine Anwendung mit einer mittleren Anforderung an die Messgenauigkeit aufgebaut. Diese zweite Art 5b der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ist beispielsweise als eine Zählerschaltung 7 ausgebildet, die das konditionierte Ausgangssignal AS entsprechend abtastet. Die Zählerschaltung 7 ist beispielsweise als ein Mikrokontroller zur Signalverarbeitung ausgestaltet. Die Zählerschaltung 7 tastet das modulierte Ausgangssignal AS mittels Abtastimpulsen ab und ermittelt daraus einen der elektrische Messgröße M und der Prozessgröße P entsprechenden Wert. Zur Synchronisation der Erzeugung des entsprechend modulierten Ausgangssignal AS in der Sensoreinheit 4, die als Signalkonditionierer ausgebildet ist, und zur Auswertung dieser entsprechend modulierten Ausgangssignale ist ein gleicher Takt notwendig. Hierzu ist beispielsweise in der Signalverarbeitungseinheit 5 ein Taktgeber 10 integriert, der über eine Taktleitung 13 die Sensoreinheit 4 und die Signalverarbeitungseinheit 5 mit dem gleichen Taktsignal versorgt. Der aus dem abgetasteten Ausgangssignal AS ermittelte, digitalisierte Wert wird an eine Regel-/Auswerteeinheit 11 weitergegeben, die daraus mittels weiterer Signalverarbeitung und Auswertungsalgorithmen einen Messwert MW generiert. Dieser Messwert MW der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 wird über eine Kommunikationsschnittstelle 22 als Digitalsignal DS auf dem Feldbus an weitere Elektronikeinheiten, Feldgeräte oder eine Leitstelle gesendet.In 2 is a second embodiment of a device according to the invention 1 with a modular transducer circuit 3 and a sensor 2 demonstrated. The modular transducer circuit 3 is at least a single sensor unit 4 and a second kind 5b the application specific signal processing unit 5 designed for an application with a medium requirement for measurement accuracy. This second kind 5b the application specific signal processing unit 5 is for example as a counter circuit 7 trained, which scans the conditioned output signal AS accordingly. The counter circuit 7 is configured for example as a microcontroller for signal processing. The counter circuit 7 samples the modulated output signal AS by means of sampling pulses and determines therefrom a value corresponding to the electrical measured variable M and the process variable P. For synchronization of the generation of the correspondingly modulated output signal AS in the sensor unit 4 , Which is designed as a signal conditioner, and for the evaluation of these correspondingly modulated output signals, a same clock is necessary. For this purpose, for example, in the signal processing unit 5 a clock 10 integrated, via a clock line 13 the sensor unit 4 and the signal processing unit 5 supplied with the same clock signal. The digitized value determined from the sampled output signal AS is sent to a control / evaluation unit 11 passed, which generates a measured value MW from it by means of further signal processing and evaluation algorithms. This measured value MW of the device according to the invention 1 is via a communication interface 22 sent as digital signal DS on the fieldbus to other electronic units, field devices or a control center.

In 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 und einem Sensor 2 aufgezeigt. Die modular aufgebaute Messwandlerschaltung 3 ist zumindest aus einer einheitlichen Sensoreinheit 4 und einer dritten Art 5c der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 für eine Anwendung mit einer hohen Anforderung an die Messgenauigkeit aufgebaut. Hierzu wurde in den Steckplatz 12 eine Analog-Digital-Wandlerschaltung 8 eingesetzt, die es ermöglicht schnell und hochgenau, aus einer in dem einheitlich, modulierten Ausgangssignal AS umgesetzten elektrische Messgröße M einen exakten Messwert MW der Prozessgröße P zu ermitteln. Es gibt eine Vielzahl von Analog-Digital-Wandlerschaltungen 8, die alle in der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 als eine dritten Art 5c der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 in der modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 eingesetzt werden können. Eine in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendbare A/D Wandlerschaltung ist beispielsweise in EP 0 237 583 B1 beschrieben.In 3 is a third embodiment of a device according to the invention 1 with a modular transducer circuit 3 and a sensor 2 demonstrated. The modular transducer circuit 3 is at least a single sensor unit 4 and a third kind 5c the application specific signal processing unit 5 designed for an application with a high requirement for measurement accuracy. This was in the slot 12 an analog-to-digital converter circuit 8th used, which allows fast and highly accurate, from a converted in the uniform, modulated output signal AS electrical measurement M to determine a precise measurement MW of the process variable P. There are a variety of analog-to-digital converter circuits 8th all in the device according to the invention 1 as a third kind 5c the application specific signal processing unit 5 in the modular transducer circuit 3 can be used. An A / D converter circuit which can be used in the device according to the invention is, for example, in EP 0 237 583 B1 described.

In der Prozessmesstechnik ist z.T. eine galvanische Trennung vorgeschrieben, da der Prozessraum oder die mit dem Prozess in Berührung stehenden Elemente aufgrund der Anforderungen des Explosionsschutzes auf einem Erdpotential gelegt werden müssen. Die Bezugsmassen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 1 bzw. der Feldgeräte weichen jedoch meist von dem Erdpotential ab. Die Differenz der beiden Potentiale resultiert in einer Spannung, die zwischen den geerdeten Prozesselementen und der Vorrichtung 1 anliegt, wodurch ein Strom verursacht wird. Dieser Strom hat den Nachteil, dass die Leitungen der Bezugsmasse durch den Stromfluss zusätzlich beansprucht werden. Dies kann dazu führen, dass Energie gespeichert wird, so dass die Zündschutzart „Eigensicherheit" des Feldgerätes bzw. der Vorrichtung 1 nicht mehr gewährleistet ist. In der 4 und der 5 sind hierzu zwei Beispiele zur galvanischen Trennung der Kommunikationsverbindung zwischen der Sensoreinheit 4 und der Signalverarbeitungseinheit 5 aufgezeigt.In process measuring technology, galvanic isolation is sometimes required because the process space or the elements in contact with the process must be grounded due to the requirements of explosion protection. The reference masses of the devices according to the invention 1 However, the field devices usually deviate from the ground potential. The difference in the two potentials results in a voltage between the grounded process elements and the device 1 is applied, causing a current. This current has the disadvantage that the lines of the reference ground are additionally stressed by the current flow. This can lead to energy being stored, so that the type of protection "intrinsic safety" of the field device or device 1 is no longer guaranteed. In the 4 and the 5 For this purpose, two examples for electrical isolation of the communication connection between the sensor unit 4 and the signal processing unit 5 demonstrated.

In 4 ist viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 aufgezeigt, bei dem die Kommunikation der elektrische Messgröße M und der Daten D zwischen der Sensoreinheit 4 und der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ausschließlich über eine drahtlose Verbindung 15 erfolgt. Als anwendungsspezifische Signalverarbeitungseinheit 5 ist in den Ausführungsbeispielen der 4 und 5 eine spezielle Analog-Digital-Wandlerschaltung 8 angegeben, die eine schnelle und hochgenaue Ermittlung des Messwerts aus der Prozessgröße ermöglicht. Der Aufbau und die Funktionsweise dieser speziellen Analog-Digital-Wandlerschaltung 8 ist beispielsweise der EP 0 237 583 B1 zu entnehmen und wird hier nicht weiter ausführlich diskutiert. Diese drahtlose Verbindung 15 ist vor allen Dingen, dann von Vorteil, falls die Energieversorgung und die Kommunikation zwischen Sensoreinheit 4 und Signalverarbeitungseinheit 5 ausschließlich mittels einer RFID-Transpondertechnik erfolgt. Dabei fungiert die Sensoreinheit 4 mit dem Sensor 2 als Transponder der von der Signalverarbeitungseinheit 5 als ein Lesegerät ausgelesen werden kann. Die Datenübertragung zwischen dem Transponder und Lesegerät findet im Normalfall mittels elektromagnetischer Wellen statt. Bei niedrigen Frequenzen wird dies durch eine induktive Nahfeldkopplung und bei höheren Frequenzen durch ein elektromagnetisches Fernfeldkopplung erreicht. In der Sensoreinheit 4 und der Signalverarbeitungseinheit 5 sind als drahtlose Kommunikationselemente ein Sende-/Empfangseinheit 17 und ein Sendelement 18, z.B. als Antenne oder Spule, integriert. Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders bei Sensoren 2 interessant, die selbst kaum oder wenig Energie verbrauchen. Außerdem ist in aktiven RFID-Transpondern meist ein kleiner aufladbarer Energiespeicher integriert. Die Synchronisation der Taktung in der Sensoreinheit 4 und der Signalverarbeitungseinheit 5 erfolgt in dieser Ausführungsform der Erfindung dadurch, dass zu Beginn des Abrufs der elektrischen Messgröße M von der Sensoreinheit 4 durch die Signalverarbeitungseinheit 5 benötigte Energie, z.B. eventuell zum Aufladen der Energiespeichereinheit, und das Taktsignal an die Sensoreinheit 4 übertragen wird. In diesem Fall können mehrere Sensoren 2 an einer Signalverarbeitungseinheit 5 betrieben werden. Zur Unterscheidung der verschieden Sensoren 2 muss hierzu eine Kennung, z.B. in den Einstellungsparametem E der Sensoreinheit 4, hinterlegt werden. Die Einspeisung der Daten D, z.B. der Einstellungsparameter E in die Sensoreinheit 4 und/oder zur Einstellung der Konditionierung des einheitlich konditionierten Ausgangssignals AS, erfolgt über eine Parametrisierungseinheit 19 die beispielsweise der Regel-/Auswerteinheit 11 zugeordnet ist. Wenn die Parametrisierungseinheit 19 Daten D an die Sensoreinheit 4 übermittel möchte, signalisiert die Parametrisierungseinheit 19 die Sendebereitschaft an die Sensoreinheit 4 indem ein Signalisierungssignal mittels der Sendeempfangseinheiten 17 und der Sendeelemente 18 über die drahtlose Verbindung 15 an die Sensoreinheit 4 übermittelt wird. Nach dem Signalisierungssignal schaltet die Sensoreinheit 4 in einen Empfangsmodus um, indem die Einstellungsparameter E von der Parametrisierungseinheit 19 übertragen werden und die Übertragung der elektrischen Messgröße M als konditioniertes Ausgangssignal AS für die Zeit der Übertragung angehalten wird.In 4 is fourth embodiment of a device according to the invention 1 with a modular transducer circuit 3 shown in which the communication of the electrical quantity M and the data D between the sensor unit 4 and the application specific signal processing unit 5 exclusively via a wireless connection 15 he follows. As an application-specific signal processing unit 5 is in the embodiments of 4 and 5 a special analog-to-digital converter circuit 8th specified, which allows a fast and highly accurate determination of the measured value from the process variable. The structure and operation of this special analog-to-digital converter circuit 8th is for example the EP 0 237 583 B1 and will not be discussed further here. This wireless connection 15 First of all, it is advantageous if the power supply and the communication between the sensor unit 4 and signal processing unit 5 exclusively by means of an RFID transponder technology. The sensor unit acts here 4 with the sensor 2 as a transponder of the signal processing unit 5 can be read as a reader. The data transmission between the transponder and reading device normally takes place by means of electromagnetic waves. At low frequencies, this is achieved by near-field inductive coupling and at higher frequencies by far-field electromagnetic coupling. In the sensor unit 4 and the signal processing unit 5 are as wireless communication elements a transmitting / receiving unit 17 and a transmitting element 18 , eg as antenna or coil, integrated. This embodiment is particularly in sensors 2 interesting, which consume little or no energy themselves. In addition, a small rechargeable energy storage is usually integrated in active RFID transponders. The synchronization of the timing in the sensor unit 4 and the signal processing unit 5 takes place in this embodiment of the invention in that at the beginning of the retrieval of the electrical parameter M of the sensor unit 4 through the signal processing unit 5 required energy, eg possibly for charging the energy storage unit, and the clock signal to the sensor unit 4 is transmitted. In this case, multiple sensors 2 at a signal processing unit 5 operate. To distinguish the different sensors 2 this requires an identifier, eg in the setting parameter E of the sensor unit 4 to be deposited. The feeding of the data D, eg the setting parameter E into the sensor unit 4 and / or to adjust the conditioning of the uniformly conditioned output signal AS, via a parameterization unit 19 for example, the control / evaluation unit 11 assigned. If the parameterization unit 19 Data D to the sensor unit 4 wants to transmit, the parameterization unit signals 19 the ready to send to the sensor unit 4 by a signaling signal by means of the transceiver units 17 and the transmitting elements 18 over the wireless connection 15 to the sensor unit 4 is transmitted. After the signaling signal, the sensor unit switches 4 in a receive mode by setting parameters E from the parameterization unit 19 are transmitted and the transmission of the electrical parameter M is stopped as a conditioned output signal AS for the time of transmission.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zur galvanischen Trennung zwischen der Sensoreinheit 4 und der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ist in 5 aufgezeigt, bei dem die Kommunikation der elektrischen Messgröße M und der Daten D über eine leitungsgebundene Verbindung 14 mit Trennelementen 16 zur galvanischen Trennung erfolgt. Ausführungsbeispiele für solche galvanischen Trennelemente 16 sind Optokoppler, Übertrager oder Kopplerstrukturen zur elektromagnetischen Kopplung eines hochfrequenten Übertragungssignals. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Taktgeber 10 fest im Aufbau der Messwandlerschaltung 3 und/oder des Messumformers 23 integriert.Another embodiment for galvanic isolation between the sensor unit 4 and the application specific signal processing unit 5 is in 5 shown in which the communication of the electrical quantity M and the data D via a wired connection 14 with dividers 16 for galvanic separation takes place. Exemplary embodiments of such galvanic separating elements 16 are optocouplers, transformers or coupler structures to electromagnetic Coupling of a high-frequency transmission signal. In this embodiment, the clock is 10 fixed in the structure of the transducer circuit 3 and / or the transmitter 23 integrated.

In 6 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 und einem Sensor 2 aufgezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Signalverarbeitungseinheit 5 der ersten Art 5a mit einer niedrigen Anforderung an die Messgenauigkeit fest in der Messwandlerschaltung 3 und/oder im Messumformer 23 integriert. Wird hingegen eine höhere Anforderung an Messgenauigkeit mit der Messwert MW der Prozessgröße P ermittelt wird erforderlich, so kann in den Steckplatz eine Signalverarbeitungseinheit 5 mit einer höheren Messgenauigkeit eingesetzt werden. Wird in den Steckplatz 12 eine weitere Signalverarbeitungseinheit 5, z.B. eine Signalverarbeitungseinheit 5 der dritten Art 5c mit einer Analog-Digital-Wandlerschaltung 8, eingesetzt, so schaltet ein Schaltelement 20 die Verbindungsleitung 14 auf die Signalverarbeitungseinheit 5 in dem Steckplatz 12 um. Das Schaltelement 20 ist dem Steckplatz 12 zugeordnet und wird nur durch das Einfügen einer Signalverarbeitungseinheit 5 der zweiten Art 5b oder der dritten Art 5c in den Steckplatz ausgelöst. In der Standartausführung ist somit keine Signalverarbeitungseinheit 5 in dem Steckplatz 12 integriert. Wird jedoch eine höhere Messperformance benötigt, muss nur der entsprechende Nachrüstsatz als Signalverarbeitungseinheit 5 der zweiten Art 5b oder der dritten Art 5c in den Steckplatz 12 eingesetzt werden.In 6 is a sixth embodiment of a device according to the invention 1 with a modular transducer circuit 3 and a sensor 2 demonstrated. In this embodiment, a signal processing unit 5 the first kind 5a with a low requirement on the measurement accuracy fixed in the transducer circuit 3 and / or in the transmitter 23 integrated. If, on the other hand, a higher requirement for measuring accuracy with the measured value MW of the process variable P is determined, then a signal processing unit can be inserted in the slot 5 be used with a higher accuracy. Will be in the slot 12 another signal processing unit 5 , eg a signal processing unit 5 the third kind 5c with an analog-to-digital converter circuit 8th , used, so switches a switching element 20 the connection line 14 to the signal processing unit 5 in the slot 12 around. The switching element 20 is the slot 12 is assigned and only by inserting a signal processing unit 5 the second kind 5b or the third kind 5c triggered in the slot. In the standard version is thus no signal processing unit 5 in the slot 12 integrated. However, if a higher measurement performance is required, only the appropriate retrofit kit as a signal processing unit 5 the second kind 5b or the third kind 5c in the slot 12 be used.

In 7 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer modular aufgebauten Messwandlerschaltung 3 und einem Sensor 2 aufgezeigt. Zusätzlich zu der fest in der Messwandlerschaltung 3 und/oder fest im Messumformer 23 integrierten ersten Art 5a einer Signalverarbeitungseinheit 5 ist in dem Steckplatz 12 eine weitere Signalverarbeitungseinheit 5 der ersten Art 5a, der zweiten Art 5b oder der dritten Art 5c modular eingesetzt. Die beiden Messwerte MW dieser beiden Signalverarbeitungseinheiten 5 werden in einer Überprüfungseinheit 21, die beispielsweise in der Auswerteeinheit 11 vorgesehen ist, validiert und verifiziert. Die Überprüfungseinheit 21 führt hierzu eine Plausibilitätsüberprüfung oder Validierung der einzelnen Messwerte MW zueinander durch, indem der in den Steckplatz 12 eingebrachten ersten Art 5a, zweiten Art 5b oder dritten Art 5c der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ermittelten Messwerte MW mit den durch die fest in der Messwandlerschaltung 3 und/oder fest in dem Messumformer 23 integrierten ersten Art 5a der anwendungsspezifischen Signalverarbeitungseinheit 5 ermittelten Messwerte MW ermöglicht. Des Weiteren ist es möglich durch den direkten Vergleich der mittels unterschiedlichen Arten 5a, 5b, 5c der Signalverarbeitungseinheit 5 ermittelten Messwerte MW einer gemeinsamen Prozessgröße P den Messfehler, und/oder Messunsicherheit der gesamten Messung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zu verringern und somit die Verfügbarkeit zu erhöhen. Durch dieses Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Ermittlung des Messwerte MW der Prozessgröße P mittels der fest in der Messwandlerschaltung und/oder im Messumformer 23 integrierten ersten Art 5a der Signalverarbeitungseinheit 5 durch den kurzzeitigen Einsatz einer Signalverarbeitungseinheit 5 der zweiten Art 5b oder der dritten Art 5c in den Steckplatz 12 zu überprüfen oder gar zu kalibrieren. Somit können kostengünstiger Feldgeräte bzw. Vorrichtungen 1 mit einer geringeren Anforderung an Messgenauigkeit durch den Einsatz einer Signalverarbeitungseinheit 5 der zweiten Art 5b oder der dritten Art 5c beispielsweise in der Kalibrierungsphase in der Produktion kalibriert und überprüft werden. Diese Funktionalität der Überprüfung des Messwerts MW der Prozessgröße P der fest installierten Signalverarbeitungseinheit 5 ist auch von Nutzen, wenn ein Servicetechniker die Funktionalität und Messgenauigkeit des Feldgeräts bzw. der Vorrichtung 1 zu überprüfen hat.In 7 is a seventh embodiment of a device according to the invention 1 with a modular transducer circuit 3 and a sensor 2 demonstrated. In addition to the fixed in the transducer circuit 3 and / or fixed in the transmitter 23 integrated first kind 5a a signal processing unit 5 is in the slot 12 another signal processing unit 5 the first kind 5a , the second kind 5b or the third kind 5c used modularly. The two measured values MW of these two signal processing units 5 be in a review unit 21 , for example, in the evaluation unit 11 is provided, validated and verified. The verification unit 21 To do this, carry out a plausibility check or validation of the individual measured values MW with respect to each other by inserting into the slot 12 introduced first kind 5a , second kind 5b or third kind 5c the application specific signal processing unit 5 determined measured values MW with the fixed in the transducer circuit 3 and / or fixed in the transmitter 23 integrated first kind 5a the application specific signal processing unit 5 determined measured values MW allows. Furthermore, it is possible by direct comparison of using different types 5a . 5b . 5c the signal processing unit 5 determined measured values MW a common process variable P the measurement error, and / or measurement uncertainty of the entire measurement of the device according to the invention 1 reduce availability and thus increase availability. By this embodiment, it is possible to determine the measured value MW of the process variable P by means of the fixed in the transducer circuit and / or in the transmitter 23 integrated first kind 5a the signal processing unit 5 through the short-term use of a signal processing unit 5 the second kind 5b or the third kind 5c in the slot 12 to check or even to calibrate. Thus, less expensive field devices or devices 1 with a lower requirement for measuring accuracy through the use of a signal processing unit 5 the second kind 5b or the third kind 5c for example, in the calibration phase in production calibrated and checked. This functionality of checking the measured value MW of the process variable P of the permanently installed signal processing unit 5 is also useful when a service technician the functionality and accuracy of the field device or the device 1 to check.

11: Vorrichtungcontraption
22: Sensorsensor
33: MesswandlerschaltungTransducer circuit
44: Sensoreinheit; SignalkonditioniererSensor unit; signal conditioner
55: anwendungsspezifische Signalverarbeitungseinheitapplication-specific Signal processing unit
5a5a: erste Artfirst kind
5b5b: zweite Artsecond kind
5c5c: dritte Artthird kind
66: Tiefpasslowpass
77: Zähler-Schaltung; MikrokontrollerCounter circuit; microcontroller
88th: Analog-Digital-Wandler-SchaltungAnalog-to-digital converter circuit
99: Signalumsetzersignal converter
1010: Taktgeberclock
1111: Regel-/AuswerteinheitControl / evaluation
1212: Steckplatzslot
1313: Taktleitungclock line
1414: leitungsgebundene Verbindungconducted connection
1515: drahtlose Verbindungwireless connection
1616: Trennelementseparating element
1717: Sende-/EmpfangseinheitTransmit / receive unit
1818: Sendeelementtransmitting element
1919: Parametrierungseinheitparameterization unit
2020: Schaltelementswitching element
2121: ÜberprüfungseinheitChecking unit
2222: KommunikationsschnittstelleCommunication Interface
2323: Messumformertransmitters
PP: Prozessgrößeprocess variable
MM: Messgrößemeasurand
MWMW: Messwertreading
DD: Datendates
ASAS: konditioniertes Ausgangssignalconditioned output
AIAI: Analoges Stromsignalanalog current signal
AUAU: Analoges Spannungssignalanalog voltage signal
DSDS: DigitalsignalDigital signal
Ee: Einstellungsparametersetting parameters

Claims

Contraption ( 1 ) with at least one sensor ( 2 ) for detecting at least one chemical and / or physical process variable (P) and with at least one modular transducer circuit ( 3 ), which at least one sensor unit ( 4 ) coming from the sensor ( 2 ) detected process variable (P) determines an electrical parameter (M) and the sensor ( 2 ) supplied with the necessary energy, and at least one application-specific signal processing unit ( 5 ) for determining a measured value (MW) from the electrical measured variable (M), - the transmission of a conditioned output signal (AS) between the sensor unit ( 4 ) and the application-specific signal processing unit ( 5 ), the application-specific signal processing unit ( 5 ) is designed to be interchangeable, and - wherein, as a function of a predefinable measurement accuracy of the measured values (MW), at least one of a plurality of different types ( 5a . 5b . 5c ) of application-specific signal processing units ( 5 ) can be used.

Apparatus according to claim 1, wherein the signal processing unit ( 5 ) a control / evaluation unit ( 11 ), which is used for evaluation and further processing of the measured value (MW), as well as for controlling and regulating the device ( 1 ) is provided.

Apparatus according to claim 1, wherein a first type ( 5a ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) is intended for applications with a low requirement for measurement accuracy.

Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein a second type ( 5b ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) is intended for applications with a medium requirement for measurement accuracy.

Apparatus according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a third type ( 5c ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) is intended for applications with a high requirement for measurement accuracy.

Apparatus according to claim 3, wherein the first type ( 5a ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) at least one low-pass circuit ( 6 ).

Apparatus according to claim 6, wherein the low-pass circuit ( 6 ) provides a measured value (MW) proportional to the electrical measured variable (M) as an analog current signal (AI) or an analog voltage signal (AU).

Apparatus according to claim 4, wherein the second type ( 5b ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) at least one counter circuit ( 7 ).

Device according to claim 5, wherein the third type ( 5c ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) at least one analog-to-digital converter circuit ( 8th ).

Apparatus according to claim 8 or 9, wherein the counter circuit ( 7 ) and / or the analog-to-digital converter circuit ( 8th ) provide a measured value (MW) proportional to the electrical quantity (M) as a digital signal (DS).

Apparatus according to claim 3 or 6, wherein the first type ( 5a ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) fixed in the transducer circuit ( 3 ) is integrated.

Apparatus according to claims 1 to 11, wherein in the transducer circuit ( 3 ) at least one slot ( 12 ) for the modular exchange of the different types ( 5a . 5b . 5c ) from the application-specific signal processing unit ( 5 ) is provided.

Apparatus according to claim 12, wherein a switching element ( 20 ) at the slot ( 12 ) is provided.

Apparatus according to claims 11 and 12, wherein a checking unit ( 21 ), which provides a plausibility check or validation of the in the slot ( 12 ) introduced second type ( 5b ) or third type ( 5c ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) determined by the fixed in the transducer circuit ( 3 ) integrated first type ( 5a ) of the application-specific signal processing unit ( 5 ) determined measured values (MW).

Device according to claim 1, wherein at least one conducted connection ( 14 ) for transmitting the uniformly modulated output signal (AS) between the sensor unit ( 4 ) and the application-specific signal processing unit ( 5 ) is provided.

The device of claim 15, wherein at least one separating element ( 16 ) for galvanic isolation of the line-connected connection ( 14 ) is provided.

Device according to claim 1, wherein a wireless connection ( 15 ) for transmitting the uniformly modulated output signal (AS) between the unitary sensor unit ( 4 ) and the application-specific signal processing unit ( 5 ) is provided.

Apparatus according to claim 1, wherein a common clock line ( 13 ) or a preamble in the uniformly modulated output signal (AS) for the synchronization of the application-specific signal processing unit ( 5 ) and the sensor unit ( 4 ) is provided.

Apparatus according to claim 1, 15 or 17, wherein adjustment parameters (E) for supplying the different types of sensors ( 2 ) and / or for generating the electrical measured quantity (M) of the different types of sensors ( 2 ) in the sensor unit ( 4 ) are stored.

Apparatus according to claim 1, 15, 17 or 19, wherein in the sensor unit ( 4 ) an automation routine for setting the determined type of the connected sensor ( 2 ) corresponding adjustment parameter (E) is provided.

Apparatus according to claim 1, 15, 17, 19 or 20, wherein a parameterisation unit ( 19 ) is provided, the data (D) at least for setting the adjustment parameters (E) and / or data (D) for adjusting the conditioning of the uniformly conditioned output signal (AS) to the sensor unit ( 4 ) transmitted.

Apparatus according to claim 1, 15, 17 or 18, wherein as uniformly conditioned output signal (AS) a pulse width modulated Signal is provided.

Apparatus according to claim 1, 15, 17 or 18, wherein as a uniform conditioned output signal (AS) a frequency modulated Signal is provided.

Apparatus according to claim 1, 15, 17 or 18, wherein as uniformly conditioned output signal (AS) a pulse phase modulated Signal is provided.

Device according to claim 1, 19 or 20, wherein the sensors ( 2 ) are designed as a thermistor, PTC thermistor, semiconductor temperature sensor, thermocouple, pyroelectric temperature sensor, Curie effect temperature sensor and / or fiber optic temperature sensor for determining a temperature as the electrical parameter (M) of the process variable (P).

Apparatus according to claim 1, 19 or 20, wherein sensors ( 2 ), which convert the process variable (P) pressure into a proportional electrical measured variable (M) according to a capacitive or piezoresistive active principle, are provided for determining a pressure as electrical measured variable (M) of the process variable (P).

Apparatus according to claim 1, 19 or 20, wherein sensors ( 2 ), which operate on the basis of a capacitive, conductive, piezoelectric measuring principle or transit time measuring principle, are provided for determining a fill level or a limit level in a container as electrical measured variable (M) of the process variable (P).

Apparatus according to claim 1, 19 or 20, wherein sensors ( 2 ), which operate according to a magnetic-inductive measuring principle, Coriolis, Wirbelstromzähl- or transit time measuring principle, are provided for determining a flow as an electrical parameter (M) of the process variable (P).