CN101903748B - 可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器 - Google Patents

可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN101903748B
CN101903748B CN2008801221752A CN200880122175A CN101903748B CN 101903748 B CN101903748 B CN 101903748B CN 2008801221752 A CN2008801221752 A CN 2008801221752A CN 200880122175 A CN200880122175 A CN 200880122175A CN 101903748 B CN101903748 B CN 101903748B
Authority
CN
China
Prior art keywords
analog
measurement
input signal
control module
analog input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2008801221752A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101903748A (zh
Inventor
丹尼尔·鲍尔
埃里克·谢米斯凯
萨比娜·埃克塔勒
迈克尔·格佩特
乌尔里希·哈恩
罗宾·普马尼克
西蒙·罗尔巴赫
彼得·施米特
库尔特·舒尔迈斯特
马丁·施帕茨
拉尔夫·沃尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN101903748A publication Critical patent/CN101903748A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101903748B publication Critical patent/CN101903748B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/18Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application with arrangements for signalling that a predetermined value of an unspecified parameter has been exceeded
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D1/00Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application
    • G01D1/02Measuring arrangements giving results other than momentary value of variable, of general application giving mean values, e.g. root means square values
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/028Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure
    • G01D3/032Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups mitigating undesired influences, e.g. temperature, pressure affecting incoming signal, e.g. by averaging; gating undesired signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于可靠检测多个模拟输入信号(S1-S3)的方法。输入信号(S1-S4)利用两个模数转换器(2,3)被转换为相应的数字的单次测量值(D1-D3)。具有预设总数(ZG)的测量时钟脉冲(T)的第一测量平均周期(M1)由上一级控制单元(6)进行预设。模数转换器(2,3)可以利用至少一个可由控制单元(6)控制的多路复用器(4,5)连接于输入信号(S1-S3)的至少一部分。分别在第一测量平均周期(M1)内,由第一模数转换器(2)在第一数量(Z1)的、优选是相应于总数(ZG)的数量的测量时钟脉冲(T)中检测第一输入信号(S1),并且由控制单元(6)累计地求平均以得到第一测量值(MW1)。由第二模数转换器(3)在和第一数量(Z1)相比较小的数量(Z2)的测量时钟脉冲(T)中检测第二输入信号(S2),并且累计地求平均以得到第二测量值(MW2)。由第二模数转换器(3)在第三数量(Z3)的测量时钟脉冲(T)中、优选的是在仅仅一个测量时钟脉冲(T)中检测第一输入信号(S1),作为至少另一个单次测量值(D1′)。如果至少另一个单次测量值(D1′)与同步地由所述第一模数转换器(2)检测的所述单次测量值(D1)的偏差、或与到那时为止被求平均的第一测量值(MW1′)的偏差超过最大允许的偏差值,则输出信息(M)。

Description

可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器
技术领域
本发明涉及一种用于可靠检测多个模拟输入信号的方法,该输入信号利用第一和第二模数转换器被转换为相应的数字的单次测量值。 
本发明涉及一种模拟输入电路,具有:用于多个模拟输入信号的电输入端;用于输出对应一致的测量值的测量值输出端;以及用于输出信息、特别是错误信息或报警信息的信息输出端。模拟输入电路具有:一个上一级控制单元;两个模数转换器以及至少一个在前接入的、可控制的多路复用器,该多路复用器用于利用控制单元将输入信号的至少一部分连接于各个模数转换器。 
最后,本发明涉及一种测量传感器以及一种特别是用于在双线电流回路上运行的测量变换器。测量传感器以及测量变换器分别具有:多个用于检测如压力、力、温度或类似值的物理测量值的传感器单元;以及至少一个这样的模拟输入电路,该模拟输入电路用于检测相应的、来自于各个传感器单元的模拟输入信号。 
背景技术
模拟输入信号理论上可以来自于任意的信号源,例如来自于测量传感器或来自于音频源或视频源。 
本申请的重点是那些在其中检测作为测量值的物理值的方法,这些值例如为压力、温度、力、流量或类似值。测量值典型地来自于传感器单元,例如来自于压力传感器、温度传感器、力传感器或流量传感器。传感器单元例如可以集成在测量传感器或测量变换器中,或者连接在其上。测量变换器可以是现场设备,该设备典型地使用于系统技术和自动化技术中,例如使用于化学工业、石油化学中和井下开采中。这样的测量变换器,例如西门子公司(Fa.Siemens)的型号为SITRANS P的测量变换器,在双线电流回路上运行以用于传输测量值。通过同一个双线电流回路,测量变换器也被供给了用于为电子电路馈电的电能。 
通常这样的测量传感器和测量变换器具有一个或多个模拟输入电路,这些电路利用相应的测量方法实现测量。对此,模拟输入电路具有一个或多个所谓的模拟-/数字-转换器,缩写为模数转换器(A/D-Umsetzer)。该转换器将施加的模拟输入信号或测量信号转换为对应一致的数字的测量值。可以通过来自于多个单次测量值的平均值来提高需要检测的输入信号的准确性。如果设计为检测多个输入信号,那么可以在模数转换器之前接入模拟的多路复用器。这种多路复用器例如可以由上一级控制单元、例如由微控制器进行控制,以用于选择期望的测量通道。可替换的是,多路复用器可以已经被集成在模数转换器中。在此情况下,模数转换器具有多个用于模拟输入信号的信号输入端。 
为了检测开头所述的测量值,在测量传感器和测量变换器中,特别是为了实现精确地调节工业的或化学的过程而需要高度精确的并且同时快速的测量,以便例如可以在压力下降的情况下能够以过程技术(prozesstechnisch)快速接入(eingreifen)。在其上还对运行安全性和可靠性提出了高要求的那些测量传感器和测量变换器 也必须以更高的标准进行认证,例如根据所谓的按照IEC 61508的SIL标准(SIL表示安全完整性等级(Safety Integrity Level))。 
为了满足该标准已知的是,冗余地装配测量传感器或测量变换器。在这种解决方案中不利的是由于两倍或甚至于多倍的设计而产生的大的空间需求量以及高费用。也已知了测量设备,该设备满足以上所述标准,并且同时不冗余地设计。然而这样的测量设备很昂贵,这是因为所需要的模数转换器必须是快速的、安全的并且同时也还必须是高精度的。这种特殊的模数转换器与常规的模数转换器相比贵许多倍,常规的模数转换器相比较而言或者是快速但精度低,或者是精度高但速度慢。特殊的模数转换器的价格经常高于被大批量生产的商业的模数转换器多个价格等级。此外也要考虑的是,采样率通过模拟输入信号的多路复用而被大大降低。在通常应用的希格马-德尔塔转换器(Sigma-Deltal-Umsetzern)中,即使当例如两个或三个输入信号被“多路复用(gemultiplext)”时,采样率甚至降低了6个系数(Faktor)。其原因在于模数转换器的输入电路中滤波器的必需的起振时间。 
发明内容
因此,本发明的目的在于,提出一种用于可靠检测多个模拟输入信号的方法,以及一种用于实施该方法的模拟输入电路。 
本发明的另一个目的在于,提出具有这种类型的模拟输入电路的一种合适的测量传感器以及一种合适的测量变换器。 
本发明的目的在方法方面利用具有下述特征的方法实现。本发明还给出了一种用于实施根据本发明的方法的模拟输入电路。 
本发明分别给出了一种测量传感器和给出了一种测量变换器,该测量传感器和测量变换器都具有根据本发明的模拟输入电路。 
根据本发明,该方法规定用于可靠检测多个模拟输入信号。输入信号利用两个模数转换器被转换为相应的数字的单次测量值。具有测量时钟脉冲的预设总数的第一测量平均周期由上一级控制单元进行预设。模数转换器可以利用至少一个可由控制单元控制的多路复用器连接于输入信号的至少一部分。分别在第一测量平均周期内,由第一模数转换器在第一数量优选是相应于总数的数量的测量时钟脉冲中检测第一输入信号,并且由控制单元累计地求平均以得到第一测量值。由第二模数转换器在和第一数量相比较小数量的测量时钟脉冲中检测第二输入信号,并且累计地求平均以得到第二测量值。由第二模数转换器在第三数量的测量时钟脉冲中、优选的是在仅仅一个测量时钟脉冲中检测第一输入信号,作为至少另一个单次测量值。如果至少另一个单次测量值(D1′)与同步地由第一模数转换器(2)检测的单次测量值(D1)的偏差、或与到那时为止被求平均的第一测量值(MW1′)的偏差超过最大允许的偏差值,则输出信息。 
本发明特别的优点在于,通过适宜地控制两个“常规的”模数转换器,可以实现模拟输入信号的相比较而言快速、安全并且同时高精度的测量。对此,由监控所需要的第一模拟输入信号作为主要测量值的载体在大量的测量时钟脉冲中由两个模数转换器中的任一个求平均以得到高精度的数字测量值。在此期间,该输入信号还被一次或多次“介乎其间(zwischendrin)”地由这两个模数转换器中的另一个短时间地“一起测量”,以便检测两个一样的输入信号彼此间的偏差。由此可以有利地非常快地识别出第一传感器信号的、例如在压力下降时的压力值或流量值的突然的变化。然后可以 例如使上一级的过程计算机马上以调节技术(regelungstechnisch)接入过程中。 
由两个模数转换器的测量值比较也可以直接确定,是否还可以在指定的公差界限内精确地检测测量值。此外,表示两个模数转换器中任一个的故障或错误特性的安全指数不允许有偏差。这种故障或错误特性通过显著的测量值偏差表明。 
在双重错误的意义上两个模数转换器的同时的、然而极其不可能出现的故障在这里不再进一步加以考虑。如果也需要排除这种错误,那么例如可以使用两个以不同技术实现的、尤其是来自不同生产制造者的模数转换器,以便大大降低存在系统错误的可能性。可替换地或附加地,可以设置有第三模数转换器,以便根据3选2的决策(2-aus-3-Entscheidung)思想实现还要更高的安全性。 
在其精确度和速度方面可以彼此相对变化的两个模数转换器例如是所谓的压频转换器(U-f-Umsetzer)(U表示电压,f表示频率)、希格马-德尔塔转换器或双斜率转换器。这两个转换器被这样地彼此连接,即它们可以转换所有需要检测的输入信号。该连接可以利用共同的模拟多路复用器来实现。该连接可以通过各一个在模数转换器之前接入的多路复用器来实现。多路复用器可以已经集成在模数转换器中。两个模数转换器可以和多路复用器一起集成在一个共同的电子组件中。可替换地,这样的组件的功能可以是控制单元的、例如微控制器的一部分。 
根据一个方法变体,由上一级控制单元预设了具有与测量时钟脉冲的总数相等的第二测量平均周期。在每个测量平均周期之后,模数转换器与模拟输入信号之间的分配关系发生变化。 
这种方法变体的有利之处在于,利用控制单元可以确定各个错误工作的模数转换器。在此情况下,精确的错误信息例如被输出到监控设备或计算机上。 
根据另一个方法变体,由上一级控制单元这样地控制至少一个多路复用器,即除了第二输入信号之外,由各个模数转换器在各个测量平均周期的剩下的测量时钟脉冲中还检测第三输入信号或另外的输入信号,并且由上一级控制单元累计地求平均以得到第三测量值或另外的测量值。 
第三传感器例如可以是温度传感器,其可以在补偿温度误差的意义中用于修正第一输入信号。特别的是,第三传感器不负责检测主要测量值。 
根据另一个方法变体,根据测量平均周期的预设数量,由上一级控制单元对用于第一和第二模数转换器的至少一个校准周期进行预设。 
另外可替换的是,根据测量平均周期的预设数量,由上一级控制单元交替地对用于第一或第二模数转换器的校准周期进行预设。 
优选的是,相应地等于用于校准周期的测量时钟脉冲的总数的每一个测量平均周期由上一级控制单元进行预设。一个或多个校准周期用于,对例如由于温度影响而产生的在时间流逝中的测量值的漂移(Wegdriften)进行补偿。 
此外,本发明的目的通过一种具有用于多个模拟输入信号的电输入端的模拟输入电路来实现。该输入电路具有:用于输出对应一致的测量值的测量值输出端;以及用于输出信息、特别是错误信息或信号改变信息的信息输出端。该模拟输入电路具有:一个上一级 控制单元;两个模数转换器以及至少一个在前接入的、可控制的多路复用器,该多路复用器用于利用控制单元将输入信号的至少一部分连接于各个模数转换器。其特征在于,该控制单元具有:用于实施根据本发明的方法的设备;以及用于测量值和信息的输出设备。 
有利的是,仅仅在从信号输入端到信号输出端的测量距离的方面冗余地设计这样的输入电路。这有利地取消了传感器单元或测量位置的双重设计。通过划分成“交错的(verschachtelte)”周期可以实现监控并且同时避免速度损失,其方式是在其中一个这种周期内放弃费时的多路复用器。由此可以使用成本低廉的模数转换器,这些转换器在单独运行中和在没有交错的周期的情况下将可能不能应用。 
此外,本发明的目的通过一种测量传感器来实现,该测量传感器具有多个用于检测如压力、力、温度或类似值的物理值的传感器单元。该测量传感器具有至少一个根据本发明的模拟输入电路,该模拟输入电路用于检测相应的、来自于各个传感器单元的模拟输入信号。 
最后,本发明的目的通过一种测量变换器来实现,该测量变换器特别地设置用于在双线电流回路上运行。双线电流回路特别是指一种在工业领域和设备领域中普遍的标准化的4-20mA-双线电流回路。这样的测量变换器具有多个用于检测如压力、力、温度或类似值的物理值的、优选地以集成的形式的传感器单元。 
测量变换器具有至少一个根据本发明的模拟输入电路,其用于检测相应的、来自于各个传感器单元的模拟输入信号。 
附图说明
下面根据附图进一步对本发明以及本发明的有利的实施方式详细地说明。图中示出: 
图1示出了用于检测多个模拟输入信号的、具有用于实施根据本发明的方法的控制单元的模拟输入电路、以及测量传感器和测量变换器; 
图2示出了根据本发明的方法的第一测量平均周期; 
图3示出了根据第一方法变体的第一测量平均周期; 
图4示出了根据第二方法变体的第一和第二测量平均周期;和 
图5示出了根据第三方法变体的第一和第二测量平均周期。 
具体实施方式
图1示出了用于检测多个模拟输入信号S1-S3的、具有用于实施根据本发明的方法的控制单元6的模拟输入电路1以及测量传感器10和测量变换器20。 
图1的左边部分示例性地示出三个传感器单元7-9,这些传感器单元提供模拟输入信号S1-S3作为用于紧接着的模拟输入电路1的测量信号。第一传感器单元7例如是差压测量器,其根据图1的实例检测差压作为以第一输入信号S1形式的主要测量值G1。主要测量值G1例如在图1的实例中具有1.55bar的值。借助于输入电路1,安全地、以高测量精度并且在很短时间间隔中监控该主要测量值G1。 
实例性的第二测量单元8是绝对压力测量器。该测量器检测以第二输入信号S2或测量信号的形式的绝对压力值作为测量值G2, 在图1的实例中该值为11.8bar。由第二传感器单元8检测的测量值G2例如可以用于修正由第一传感器单元7检测的主要测量值G1。图1的左下方部分示出了温度传感器单元9,其例如检测作为第三测量值G3的温度85℃。该第三测量值同样可以用于修正主要测量值G1。 
模拟输入信号S1-S3例如被输送给两个多路复用器4,5,根据相应的转接信号X1,X2,这些多路复用器将各个模拟输入信号S1-S3连接到各个接下来的模数转换器2,3上。利用参考标号MX1,MX2表示了被多路复用的输入信号。为了控制多路复用器4,5,多路复用器和控制单元6、优选地和微控制器进行连接。此外,控制单元6和两个模数转换器2,3以信号技术连接,以便利用相应的控制信号C1,C2调节模数转换器2,3的不同的运行方式。如图1中举例示出地,各一个多路复用器4,5和模数转换器2,3其中之一构成了电子组合单元11,12。该单元在图1的实例中以虚线表示。两个模数转换器2,3在输出端提供了数字的单次测量值D1-D3。这些测量值由控制单元6检测并且相应地进行计算方面的处理。在输出端方面,控制单元6在测量值输出端上提供了与测量值G1-G3对应一致的数字的测量值MW1-MW3以及第一单次测量值D1。该第一单次测量值例如可以由上一级的过程控制来用于进行快速调节。然后在一定条件下在信息输出端上可以获取(abgreifbar)错误信息M或者在报警信息M的意义上的信号改变信息。 
传感器单元7-9以及根据本发明的模拟输入电路1在图1的实例中被概括为测量传感器10。全部的组件例如可以布置在电路板上。此外,利用参考标号20示出了测量变换器,其除此之外还具有双线连接单元21。该单元将数字的测量值MW1-MW3、数字的单次测量值D1以及信息M例如转换为频移键控的 
Figure BPA00001161666200091
现场总 线信号(HART表示可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议)。利用这种 
Figure BPA00001161666200101
通信,可以对模拟的现场总线系统进行扩展,该系统基于标准化的4-20mA-双线电流回路ZL。 
Figure BPA00001161666200102
是一种标准化的、普遍的通信系统,用于构建工业化的数字现场总线。多个参与者(现场设备)可以通过一个共同的数字现场总线,通过双线电流回路ZL相应于较老的4-20mA标准实现数字通信。按照4-20mA标准的现存的线路可以直接被使用,并将两个系统并行地运行。可替换的或附加的是,通过在双线电流回路ZL中注入( 
Figure BPA00001161666200103
)相应的回路电流值,可将数字的测量值MW1-MW3中之一利用双线连接单元21经过该双线电流回路ZL进行传输。 
图2示出了根据本发明的方法的第一测量平均周期M1。 
根据本发明,第一测量平均周期M1具有测量时钟脉冲T的预设总数ZG,该第一测量平均周期被进行预设。测量时钟脉冲T典型地是这样一个最小持续时间,模数转换器2,3需要该持续时间以用于将模拟输入信号S1-S3转换为数字的单次测量值D1-D3。测量平均周期M1优选地具有在由八至三十二范围中的测量时钟脉冲T的总数ZG。在特别的情况下,总数ZG也可以位于该范围之下、如在六,或位于该范围之上、如在四十。 
图2的上方部分示例性地示出在十六个测量时钟脉冲T上延伸的测量框B1。在第一测量平均周期M1内,第一输入信号S1由第一模数转换器2在第一数量Z1的测量时钟脉冲T中检测。优选的是,在测量时钟脉冲T的可使用的总数ZG的大部分中检测对应于主要测量值G1的第一输入信号S1,例如利用在范围12到16中第一数量Z1的测量时钟脉冲T。在图1的实例中,第一数量Z1符合测量时钟脉冲T的总数ZG,以便使第一输入信号S1可以继续被检测。此外,在每个测量时钟脉冲T中检测的数字的单次测量值D1分别由控制单元6累计地求平均以得到第一测量值MW1。“累计” 意味着,各个单次测量值D1-D3在每个测量时钟脉冲T之后由控制单元6检测,并且求平均以得到具有因此增加的测量精确度的各个测量值MW1-MW3。 
此外,对应于第二测量值A2的第二输入信号S2由第二模数转换器3在和第一数量Z1相比较小的数量Z2的测量时钟脉冲T中检测。各个数字的单次测量值D2由控制单元6累计地求平均以得到第二测量值MW2。测量时钟脉冲T的第二数量Z2符合测量时钟脉冲T的总数ZG的大约40%-60%。在图2的实例中,在测量框B2中实现了测量第二输入端信号S2,该测量框例如由第三个测量时钟脉冲T延伸至第十个测量时钟脉冲。 
利用参考标号B5表示了转换框,需要使用该转换框用于将模拟输入信号S1-S3转换到各个模数转换器2,3上。滤波器起振过程,特别是在两个模数转换器2,3的输入电路中的滤波器起振过程,对于必要的转接时间来说是决定性的。在图2的实例中,需要两个测量时钟脉冲T用于将一个输入信号S1-S3转换为另一个输入信号S1-S3。显而易见的是,经常转换测量通道导致了各个模数转换器2,3的大大降低的有效的测量数据率。在图2的实例中,在转换框B5中当处于第一和第二测量时钟脉冲T期间,实现在第二模数转换器3上将第一输入信号S1转换为第二输入信号S2。在第二测量框B2中成功地测量第二输入信号S2之后,在另一个转换框B5中实现将第二输入信号S2转换为第一输入信号S1。 
此外,现在根据本发明,第一输入信号S1同步于第一模数转换器2,由第二模数转换器3在第三数量Z3的测量时钟脉冲T的中检测作为至少另一个单次测量值D1′。在图2的实例中,在仅仅一个唯一的测量时钟脉冲T中实现了同步检测第一单次测量值D1以及另外的单次测量值D1′。在图2的实例中,利用箭头将该测量时钟脉冲T表示为比较框B4。与测量时钟脉冲T的可使用的总数 ZG相比较,测量时钟脉冲T的第三数量Z3具有的数量位于测量时钟脉冲T的总数ZG的5%-10%的范围中。优选地分别设置仅仅一个唯一的测量时钟脉冲T用于同步的检测。可替换的是,该检测(Erfassung)也可以在另一个紧接着的测量时钟脉冲T中实现,其中,然后可以对各个另外的第一单次测量值D1′求平均以得到另一个共同的第一单次测量值D1′。例如两个单独的测量时钟脉冲T也可以用于进行并行的同步比较,其中这些测量时钟脉冲优选地作为比较框B4,在时间上如此布置分布在测量平均周期M1上,从而使测量时钟脉冲T的总数ZG的大约三分之一位于两个这样的比较框B4之间。 
如果至少另一个单次测量值D1′超过并行地由第一模数转换器2检测的单次测量值D1一个最大允许的偏差,则根据本发明输出信息M。该允许的偏差例如可以位于供使用的测量值范围的由0.1%至3%的范围中。可替换地,如果至少另一个单次测量值D1′与到那时为止被求平均的第一测量值MW1′的偏差超过最大允许的偏差,那么输出信息M。 
利用参考标号B6表示了节电框,在这段时间内,第二模数转换器3停止检测测量值。由此,在该不必要的测量时钟脉冲T中,有利地减少了根据本发明的模拟输入电路1的电流消耗。在图2的实例中示出的、如通过三个点连续地表示的测量平均周期M1被周期性地重复。 
图3示出了根据第一方法变体的第一测量平均周期M1。 
区别于图2的实例,在测量框B3中由各个模数转换器2,3除了第二输入信号S2之外,在示出的测量平均周期M1的剩下的测量时钟脉冲T中还检测第三输入信号S3。由上一级控制单元6累计地对该第三输入信号(Dieser)求平均以得到第三测量值MW3。 
图4示出了根据第二方法变体的第一和第二测量平均周期M1,M2。 
根据本发明,由上一级控制单元6对具有与测量时钟脉冲T的总数ZG相等的第二测量平均周期M2进行预设。此外,在每个测量平均周期M1,M2之后,模数转换器2,3与模拟输入信号S1-S3之间的分配关系发生变化。利用参考标号M1n,M2n表示了测量平均周期M1,M2的周期性延续。这种变化布置的特别的优点在于,由上一级控制单元6可以直接确定错误工作的模数转换器2,3。与以前的实施方式相比,由此提高了根据本发明的模拟输入电路1的可靠性。 
在图4的下面部分中,以前的测量平均周期M1,M2,M1n,M2n连接了两个校准周期K1,K2。在图4示出的实例中,用于校准周期K1,K2的测量时钟脉冲T的总数ZG分别相应地等于测量平均周期M1,M2,由上一级控制单元6对总数进行预设。由此实现,根据预设的数量(这里是n个测量时钟脉冲T的数量),对两个模数转换器2,3进行校准。这里,交替地进行校准的优点在于,进一步连续地检测属于主要测量值G1的第一输入信号S1。 
图5示出了根据第三方法变体的第一和第二测量平均周期M1,M2。 
在当前的实例中交替地又实现通过两个模数转换器2,3检测模拟的输入信号S1-S3。和前面的图表、图2至图4相比,例如在四个测量时钟脉冲T中检测第二输入信号S2,以及在三个测量时钟脉冲T中检测第三输入信号S3。 
重要的是,优选地分别通过测量平均周期M1,M2的总时间宽度,检测分配给主要测量值G1的第一输入信号S1。在此期间, 同步地通过第二模数转换器3实现至少一次或多次检测第一传感器信号S1。然后优选地在测量时钟脉冲T内,将两个数字的单次测量值D1,D1′相互进行比较,以便可以尽可能早地彼此确定不允许的偏差。在此情况下,实现了输出信息M,该信息表示测量值检测中出现的错误或第一输入信号S1的非常快的变化。 

Claims (15)

1.一种用于可靠检测多个模拟输入信号(S1-S3)的方法,所述输入信号利用第一、第二模数转换器(2,3)被转换为相应的数字的单次测量值(D1-D3),其中,具有测量时钟脉冲(T)的预设总数(ZG)的第一测量平均周期(M1)由上一级控制单元(6)进行预设;其中,所述第一、第二模数转换器(2,3)利用至少一个由所述控制单元(6)控制的多路复用器(4,5)连接于所述多个输入信号(S1-S3)的至少一部分;其中,分别在所述第一测量平均周期(M1)内,由所述第一模数转换器(2)在第一数量(Z1)的所述测量时钟脉冲(T)中检测第一输入信号(S1),并且由所述控制单元(6)累计地求平均以得到第一测量值(MW1);其中,由所述第二模数转换器(3)在和所述第一数量(Z1)相比较小数量(Z2)的所述测量时钟脉冲(T)中检测第二输入信号(S2),并且累计地求平均以得到第二测量值(MW2);其中,由所述第二模数转换器(3)在第三数量(Z3)的所述测量时钟脉冲(T)中、检测第一输入信号(S1),作为至少另一个单次测量值(D1′);以及其中,如果至少另一个单次测量值(D1′)与同步地由所述第一模数转换器(2)检测的所述单次测量值(D1)的偏差、或与到那时为止被求平均的另一第一测量值(MW1′)的偏差超过最大允许的偏差值,则输出信息(M)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第一数量(Z1)相应于所述总数(ZG)的数量。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述第三数量(Z3)的所述测量时钟脉冲(T)是仅仅一个测量时钟脉冲(T)。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由所述上一级控制单元(6)预设具有与所述测量时钟脉冲(T)的所述总数(ZG)相等的第二测量平均周期(M2),其中,在所述第一和第二测量平均周期(M1,M2)之后,所述第一和第二模数转换器(2,3)与所述模拟输入信号(S1-S3)之间的分配关系发生变化。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,由所述上一级控制单元(6)这样地控制至少一个所述多路复用器(4,5),即除了所述第二输入信号(S2)之外,由各个所述模数转换器(2,3)在各个所述测量平均周期(M1,M2)的剩下的所述测量时钟脉冲(T)中还检测第三输入信号(S3),并且由所述上一级控制单元(6)累计地求平均以得到第三测量值(MW3)。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,根据所述测量平均周期(M1,M2)的预设数量,由所述上一级控制单元(6)对用于所述第一和第二模数转换器(2,3)的至少一个校准周期(K1,K2)进行预设。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法,其特征在于,根据所述测量平均周期(M1,M2)的预设数量,由所述上一级控制单元(6)交替地对用于所述第一或第二模数转换器(2,3)的校准周期(K1,K2)进行预设。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,相应地等于用于所述校准周期(K1,K2)的所述测量时钟脉冲(T)的总数(ZG)的每一个所述测量平均周期(M1,M2)由所述上一级控制单元(6)进行预设。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,相应地等于用于所述校准周期(K1,K2)的所述测量时钟脉冲(T)的总数(ZG)的每一个所述测量平均周期(M1,M2)由所述上一级控制单元(6)进行预设。
10.一种模拟输入电路(1),具有:用于多个模拟输入信号(S1-S3)的电输入端;用于输出对应的测量值(MW1-MW3)和第一单次测量值(D1)的测量值输出端;以及用于输出至少一个信息(M)的信息输出端;其中,所述模拟输入电路具有:一个上一级控制单元(6);两个模数转换器(2,3);以及至少一个在前接入的、可控制的多路复用器(4,5),所述多路复用器用于利用所述控制单元(6)将所述输入信号(S1-S3)的至少一部分连接于各个所述模数转换器(2,3),其特征在于,所述控制单元(6)具有:用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的设备;以及用于所述测量值(MW1-M3)、所述单次测量值(D1)和所述信息(M)的输出设备。
11.一种具有多个用于检测物理测量值的传感器单元(7-9)的测量传感器,其中,所述测量传感器具有至少一个根据权利要求10所述的模拟输入电路(1),所述模拟输入电路用于检测相应的、来自于各个所述传感器单元(7-9)的模拟输入信号(S1-S3)。
12.根据权利要求11所述的测量传感器,其特征在于,所述物理测量值是压力、力、温度。
13.一种测量变换器,具有多个用于检测物理测量值的传感器单元(7-9),其中,所述测量变换器具有至少一个根据权利要求10所述的模拟输入电路(1),所述模拟输入电路用于检测相应的、来自于各个所述传感器单元(7-9)的模拟输入信号(S1-S3)。
14.根据权利要求13所述的测量变换器,其特征在于,所述物理测量值是压力、力、温度。
15.根据权利要求13所述的测量变换器,其特征在于,所述测量变换器用于在双线电流回路(ZL)上运行。
CN2008801221752A 2007-12-19 2008-12-18 可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器 Expired - Fee Related CN101903748B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007061282.8 2007-12-19
DE102007061282A DE102007061282A1 (de) 2007-12-19 2007-12-19 Verfahren zur sicheren Erfassung mehrerer analoger Eingangssignale, analoge Eingabeschaltung sowie Messsensor und Messumformer mit einer derartigen analogen Eingabeschaltung
PCT/EP2008/067957 WO2009077609A1 (de) 2007-12-19 2008-12-18 Verfahren zur sicheren erfassung mehrerer analoger eingangssignale, analoge eingabeschaltung sowie messsensor und messumformer mit einer derartigen analogen eingabeschaltung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101903748A CN101903748A (zh) 2010-12-01
CN101903748B true CN101903748B (zh) 2013-02-06

Family

ID=40453938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801221752A Expired - Fee Related CN101903748B (zh) 2007-12-19 2008-12-18 可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8706444B2 (zh)
EP (1) EP2223049B1 (zh)
CN (1) CN101903748B (zh)
AT (1) ATE510187T1 (zh)
DE (1) DE102007061282A1 (zh)
ES (1) ES2364234T3 (zh)
WO (1) WO2009077609A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008020862B3 (de) * 2008-04-25 2009-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Messumformer zur Prozessinstrumentierung und Verfahren zur Überwachung des Zustands dessen Sensors
DE102012212364A1 (de) * 2012-07-13 2014-01-16 Wobben Properties Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Einspeisen elektrischer Energie in ein elektrisches Versorgungsnetz
CN103033640B (zh) * 2012-12-04 2014-12-10 中国北方车辆研究所 一种运用fpga进行车速实时检测的方法
US10942046B2 (en) 2014-09-23 2021-03-09 Infineon Technologies Ag Sensor system using safety mechanism
JP2021032644A (ja) * 2019-08-21 2021-03-01 株式会社デンソー センサ装置
JP7548709B2 (ja) * 2020-02-28 2024-09-10 ラピスセミコンダクタ株式会社 半導体装置および計測処理システム
DE102020211217B3 (de) * 2020-09-07 2021-08-26 Siemens Aktiengesellschaft Datenaufnahmegerät mit einem HART-Multiplexer
EP4060299A1 (en) * 2021-03-18 2022-09-21 B/E Aerospace, Inc. Multiplexer device
JP2023182273A (ja) * 2022-06-14 2023-12-26 エスペック株式会社 信号処理回路、制御装置、環境形成装置、及び信号処理方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125894A (en) * 1975-12-16 1978-11-14 Sun Electric Corporation Engine test and display apparatus
US4810953A (en) * 1986-03-13 1989-03-07 Veglia Electronic interface device between a sensor and a display unit
EP0756427A1 (en) * 1995-07-27 1997-01-29 AT&T IPM Corp. System and method for detecting a signal in a noisy environment
US5801645A (en) * 1996-07-18 1998-09-01 Allen-Bradley Company, Inc. Automatic paired LVDT probe balancing

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4114971A1 (de) * 1991-05-03 1992-11-05 Siemens Ag Schaltungsanordnung zum wandeln mehrerer an eingangsanschluessen liegender, analoger elektrischer messsignale in entsprechende digitale signale
US5329818A (en) * 1992-05-28 1994-07-19 Rosemount Inc. Correction of a pressure indication in a pressure transducer due to variations of an environmental condition
US6304832B1 (en) * 1999-03-16 2001-10-16 Mitutoyo Corporation Symmetric sampling
JP2002541448A (ja) * 1999-04-01 2002-12-03 シーメンス シュヴァイツ アクチエンゲゼルシャフト 多軸車両のボギー台車を監視する方法と装置
BR0318207A (pt) * 2003-03-26 2006-03-21 Telecom Italia Spa dispositivo para monitorar o campo eletromagnético, aparelho de transmissão, antena, e, sistema e método para monitorar a intensidade de campo eletromagnético
CN101584113B (zh) * 2007-01-12 2012-05-23 松下电器产业株式会社 发送装置和发送功率控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4125894A (en) * 1975-12-16 1978-11-14 Sun Electric Corporation Engine test and display apparatus
US4810953A (en) * 1986-03-13 1989-03-07 Veglia Electronic interface device between a sensor and a display unit
EP0756427A1 (en) * 1995-07-27 1997-01-29 AT&T IPM Corp. System and method for detecting a signal in a noisy environment
US5801645A (en) * 1996-07-18 1998-09-01 Allen-Bradley Company, Inc. Automatic paired LVDT probe balancing

Also Published As

Publication number Publication date
US8706444B2 (en) 2014-04-22
ATE510187T1 (de) 2011-06-15
DE102007061282A1 (de) 2009-06-25
CN101903748A (zh) 2010-12-01
US20110043189A1 (en) 2011-02-24
ES2364234T3 (es) 2011-08-29
EP2223049B1 (de) 2011-05-18
WO2009077609A1 (de) 2009-06-25
EP2223049A1 (de) 2010-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101903748B (zh) 可靠检测多模拟输入信号的方法、模拟输入电路及具有该电路的测量传感器和测量变换器
CN102713773B (zh) 用于自动化设备的安全模块
CN101769709B (zh) 检测位移传感器lvdt断线的模拟电路及其检测方法
CN107870584B (zh) 一种业务板输入电源工作状态检测方法及机框式设备
US11281181B2 (en) Configurable safety module for detecting digital or analog input or output signals
US9689722B2 (en) Method for monitoring a transmitter and corresponding transmitter
CN102365532B (zh) 具有采样偏斜误差校正的过程设备
EP2613474A1 (en) Method and system for control system redundancy
US20200183350A1 (en) Electronic circuit for a field device used in automation technology
US20090183575A1 (en) Measuring Transducer
CN101794682A (zh) 框架断路器智能控制器
KR101764679B1 (ko) 필드 장치를 구성하는 방법, 그 방법에 대응되는 필드 장치 및 파라미터화를 위한 시스템
CN204883358U (zh) Simatic s7-300输入/输出模块的检测装置
CN105471454A (zh) 用于射频信号源的自校正装置以及射频信号的校正系统
CN102954814A (zh) 双线过程控制环路电流诊断
CN103149430A (zh) 一种电能表的电能脉冲实现方法
CN103900742B (zh) 压力变送器
US8089372B2 (en) Method for transmission of data for controlling an HVDC transmission installation
CN202382877U (zh) 矿用本质安全型温度巡检器
CN210720712U (zh) 应用于电能表检定装置的时基源
CN113966493A (zh) 自动化现场设备
CN219284531U (zh) 压力传感器及车辆
EP2149830B1 (en) An automation system and method for its operation
KR101749824B1 (ko) 외부 입력 신호를 이용한 마이크로프로세서에서의 클록 오차 보상 방법 및 장치
CN117007209A (zh) 一种适用于变送器及流量计算机的多通道检测装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130206

Termination date: 20211218