專利名稱：用于確定和/或監(jiān)控過(guò)程變量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過(guò)程變量的 裝置，包括至少一個(gè)用于檢測(cè)過(guò)程變量的傳感器單元，其中傳感器 單元產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)；至少一個(gè)用于控制傳感器單元的電子單元，其中 電子單元具有至少一個(gè)微處理器；和至少一個(gè)存儲(chǔ)單元，其與傳感器
單元相關(guān)聯(lián)，并且其中可存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)；其中控制數(shù)據(jù)特定地涉及傳 感器單元并且能夠由電子單元讀出。過(guò)程變量可以是例如料位、密度、
粘度、溫度、流量、pH值或壓力。介質(zhì)例如是液體、松散材料或氣體。
背景技術(shù)：
在WO 01/18502 Al中記載了一種測(cè)量?jī)x表，其中通過(guò)行程時(shí)間方 法測(cè)量料位。即，在介質(zhì)表面的方向上輻射測(cè)量信號(hào)，并且在與介質(zhì) 相互作用之后，信號(hào)被接收回來(lái)。從時(shí)間差可以確定料位。適用的測(cè) 量信號(hào)是微波信號(hào)，其或者是自由輻射的或者在導(dǎo)電體上得到引導(dǎo)； 或者超聲波信號(hào)。測(cè)量信號(hào)的種類決定了所需的傳感器單元的種類。 同時(shí)，在行程時(shí)間方法中的傳感器中的分析是相同的。因此，在這種 WO 01/18502 Al的測(cè)量設(shè)備中，分析單元與不同的傳感器單元相結(jié)合，
因?yàn)閷?duì)于不同傳感器類型公共的單元被集中起來(lái)并且特定的元件與傳 感器單元相連。于是，實(shí)際上不同測(cè)量?jī)x表的分析單元集合為一個(gè)可
連接至不同傳感器單元的分析單元。
為了識(shí)別介質(zhì)的極限料位，已知所謂的振蕩叉。關(guān)于頻率、振幅 或相位分析這種叉的振蕩。例如，使用了以下事實(shí)當(dāng)介質(zhì)覆蓋叉時(shí)， 振動(dòng)頻率降低。為了可靠地識(shí)別達(dá)到極限料位，必須已知所謂的空氣 頻率，g卩，叉自由且未被覆蓋地振蕩的頻率。然而，這個(gè)諧振頻率依 賴于叉的特殊結(jié)構(gòu)，于是，甚至一個(gè)批次中的各個(gè)叉的諧振頻率也可能不同。然而，為了能夠可靠地切換，測(cè)量?jī)x表裝備有特征電阻或某
些特征元件，例如EEPROM,其中存儲(chǔ)了例如振蕩叉的諧振頻率。例 如，參見(jiàn)DE 42 32 659或DE 100 56 353 Al。
技術(shù)在向著模塊化和平臺(tái)制造的方向進(jìn)一步發(fā)展。在這種情況下， 必須常常牢記，大量的測(cè)量?jī)x表還必須服務(wù)于過(guò)程車間的安全；艮P， 必須保證這種測(cè)量?jī)x表安全且可靠地工作。特別地，在不同模塊的情 況下，必須注意正確的部件彼此連接。當(dāng)涉及軟件程序或軟件組成部 分時(shí)，尤其是這樣。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種模塊化測(cè)量?jī)x表，其具有高度的 操作安全。
這個(gè)目的由本發(fā)明通過(guò)以下特征實(shí)現(xiàn)，即，電子單元的微處理器 在待用狀態(tài)僅執(zhí)行基本功能，并且微處理器在活動(dòng)狀態(tài)控制傳感器單 元，其中微處理器通過(guò)接受來(lái)自存儲(chǔ)單元的控制數(shù)據(jù)而從待用狀態(tài)轉(zhuǎn)
變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。于是，本發(fā)明的測(cè)量?jī)x表基于與存儲(chǔ)單元相關(guān)聯(lián)的傳 感器單元進(jìn)行操作。傳感器單元的控制或操作由電子單元執(zhí)行。微處
理器位于電子單元中，其執(zhí)行電子單元中的實(shí)際控制。微處理器僅僅 當(dāng)通過(guò)加載來(lái)自存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)而被激活并且因而具有與合適的功能 相適合的數(shù)據(jù)或程序或程序部分時(shí)，才控制傳感器單元。這種激活("激 活"意味著測(cè)量步驟的激活，即，激活傳感器單元的操作)可以在測(cè) 量?jī)x表第一次啟動(dòng)時(shí)發(fā)生，或者例如在每一次重新向測(cè)量?jī)x表供能之 后發(fā)生，或者根據(jù)特殊的控制指令而發(fā)生。
在一個(gè)實(shí)施例中，電子單元這樣實(shí)現(xiàn)至少兩個(gè)不同的傳感器單 元可由電子單元控制，其中傳感器單元的不同在于，它們測(cè)量不同的
過(guò)程變量和/或使用不同的測(cè)量原理。在這個(gè)實(shí)施例中，電子單元可以 與不同的傳感器單元耦合。這意味著，電子單元還具有各個(gè)所需的功能和可能性。根據(jù)與感興趣的傳感器單元相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)， 電子單元的微處理器這樣工作，使得傳感器單元被合適地控制或者輸
出信號(hào)被合適地分析。于是，本發(fā)明允許每一傳感器單元提供其控制 或分析所需的程序參數(shù)或程序。在一個(gè)實(shí)施例中，傳感器單元是機(jī)械 可振蕩單元，即，例如振蕩叉或單棒，其具有在機(jī)械振蕩和電子信號(hào) 之間的換能器單元(例如，壓電元件)。傳感器單元在液體或松散材 料的應(yīng)用中也不同。在液體的情況中，為了確定和/或監(jiān)控料位往往利 用振蕩頻率；而在松散材料的情況中，是幅度。相應(yīng)地，信號(hào)的激勵(lì) 和分析也不同。進(jìn)一步的區(qū)別特征在于應(yīng)用的種類，其中，例如，在 液體的情況中，接收信號(hào)和激勵(lì)信號(hào)之間的相位被設(shè)置為能夠檢測(cè)泡 沫或者屏蔽掉泡沫。即，傳感器單元被控制及實(shí)施為具有不同的靈敏 度。另外， 一個(gè)振蕩單元能夠用于監(jiān)控料位，而另一個(gè)用于測(cè)量密度。 于是，傳感器單元使用相同的測(cè)量原理，而應(yīng)用不同并涉及不同介質(zhì) 或者不同過(guò)程變量。在另一實(shí)施例中，在一個(gè)傳感器單元中使用電子 振動(dòng)測(cè)量原理，而第二傳感器單元是電容測(cè)量單元。在兩個(gè)傳感器單 元的情況中，每一個(gè)都被加載電信號(hào)、交變電壓，然而其特別是頻率 不同。由傳感器單元接收的是測(cè)量信號(hào)，其在一種情況中包含關(guān)于機(jī) 械振蕩的信息，而在另一種情況中包含由探頭單元和容器壁或第二探 頭單元構(gòu)成的電容系統(tǒng)(其中，介質(zhì)作為電介質(zhì))的信息。于是，存 儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)提供了關(guān)于不同幅度范圍、頻率范圍和/或相位范圍或者
關(guān)于對(duì)于每一傳感器單元應(yīng)用的激勵(lì)信號(hào)的信號(hào)形式的信息。用于控 制傳感器單元或分析數(shù)據(jù)的數(shù)字路徑越多，可包容的傳感器類型越多。
在一個(gè)實(shí)施例中，這樣構(gòu)造電子單元，使得其中存儲(chǔ)對(duì)于不同傳 感器單元和/或不同測(cè)量原理的控制程序，并且控制數(shù)據(jù)激活適用于感
興趣的傳感器單元的控制程序。在這個(gè)實(shí)施例中，在電子單元中存儲(chǔ) 的是不同傳感器單元所必需的控制程序，即，原理上，電子單元適用 于不同傳感器類型。存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)使得總是執(zhí)行合適的程序。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制數(shù)據(jù)包括對(duì)于控制傳感器單元所特定的控制程序，或者控制數(shù)據(jù)包括對(duì)于傳感器單元所特定的控制程序的程序 部分。在這個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元中的是完整的控制程序或者傳感器 特定的組成部分。于是，或者整個(gè)控制程序或者特定的組成部分被載 入電子單元，用于控制傳感器單元。
在一個(gè)實(shí)施例中，這樣構(gòu)成電子單元，使得在接收到激活指令之 后和/或在建立了電子單元和傳感器單元之間的連接之后，電子單元從 存儲(chǔ)單元讀出控制數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，在存儲(chǔ)單元中保存標(biāo)識(shí)符 或代碼，在電壓返回的情況中，SP，在打開(kāi)或再次打開(kāi)的情況中，該 標(biāo)識(shí)符或代碼由微處理器檢測(cè)。如果微處理器中還沒(méi)有相關(guān)的控制程 序或需要的數(shù)據(jù)，則執(zhí)行程序或數(shù)據(jù)的載入。
在一個(gè)實(shí)施例中，電子單元的微處理器具有至少一個(gè)用于更新控 制程序的接口。
在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元包括至少一個(gè)代碼，其使得能夠?qū)⒋?儲(chǔ)單元特定地關(guān)聯(lián)至傳感器單元。


現(xiàn)在根據(jù)附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明，唯一的附圖中 圖1是本發(fā)明的測(cè)量?jī)x表的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的測(cè)量?jī)x表。傳感器單元1實(shí)施為電子振動(dòng)測(cè) 量?jī)x表的形式，S卩，振蕩叉的兩個(gè)振蕩單元緊固在薄膜上，薄膜被激 勵(lì)執(zhí)行機(jī)械振蕩。利用振蕩的特征變量(例如頻率、幅度和相位)能 夠確定諸如料位、密度或粘度這樣的過(guò)程變量。傳感器單元1與電子 單元2相連，后者為傳感器單元1加載交流電壓并且接收例如通過(guò)壓 電元件而由薄膜或兩個(gè)叉齒的振蕩得到的交流電壓。然后，在電子元 件2中對(duì)于這個(gè)交流電壓的所需特征變量進(jìn)行分析，該交流電壓被相移、放大并饋送回傳感器單元1。
電子單元2由微處理器3控制，后者例如指定對(duì)于激勵(lì)信號(hào)需要
設(shè)置的相位并且還指定分析的種類。例如，在液體的情況中，振蕩的
頻率要被分析；在松散材料的情況中，分析的是幅度。對(duì)于這些應(yīng)用， 傳感器單元1自身的構(gòu)造也往往不同，通常，用于松散材料的振蕩單 元比用于液體的更大且更結(jié)實(shí)。這里，分析的種類或者要設(shè)置的相位 存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元4中，后者固定地與傳感器單元1相連。存儲(chǔ)單元4 典型地是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或者也可以是微處理器。傳感器單元1向微處理 器3提供所需的數(shù)據(jù)，或者在另一實(shí)施例中提供整個(gè)控制程序或特定 的傳感器單元l所需的程序部分。即，通過(guò)存儲(chǔ)單元4，普通的電子單 元2轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)于傳感器單元1特定的且合適的單元2。由于傳感器單元 1還直接與存儲(chǔ)單元4相連并且因而與其自身的數(shù)據(jù)相連，因而保證了 總能夠正確操作傳感器單元1。
另外，電子單元2這樣實(shí)現(xiàn)，使得還可以連接并操作其他傳感器 單元l，它們的構(gòu)造彼此不同(例如，對(duì)于液體或?qū)τ谒缮⒉牧系恼袷?叉，或者單棒代替叉)或者使用的測(cè)量原理彼此不同。于是， 一方面 利用一個(gè)電子單元2可以設(shè)計(jì)具有不同傳感器單元1的不同測(cè)量?jī)x表。 另一方面，電子單元2可以被替換，而無(wú)需拆卸例如整個(gè)測(cè)量?jī)x表， 即，傳感器單元1可以例如仍然以安裝狀態(tài)保留在容器中，并且在朝 向過(guò)程的一側(cè)上僅僅更換電子器件。在這種情況中，基本數(shù)據(jù)保持在 傳感器單元1中。進(jìn)一步，由于每一傳感器單元1包含其控制程序或 其相關(guān)的且特定的部分，所以還保證了以適合的正確方法操作傳感器 單元1。
這里，測(cè)量數(shù)據(jù)或者分析數(shù)據(jù)(即，特定的過(guò)程變量)通過(guò)顯示 單元6也就是通過(guò)顯示器直接顯示在測(cè)量位置。所需的顯示數(shù)據(jù)(例 如，圖形驅(qū)動(dòng))可以同樣保存在存儲(chǔ)單元4中。進(jìn)一步，這里還提供接口5，通過(guò)它可以更新軟件。傳感器單元l 中的控制數(shù)據(jù)的更新可以例如通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)單元4而實(shí)現(xiàn)。
于是，本發(fā)明的測(cè)量?jī)x表的突出之處在于，例如，傳感器單元1
可與不同的電子單元2相連，單個(gè)的電子單元2從傳感器單元的存儲(chǔ) 單元4中讀出與控制傳感器單元1相關(guān)的程序或程序部分或程序數(shù)據(jù)。 于是，例如，電子單元2的替換非常簡(jiǎn)單，不必從過(guò)程中移走傳感器 單元l，并且進(jìn)一步，保證了以正確的程序操作傳感器單元1。另外， 不同的傳感器單元1可以連接至電子單元2，并且本發(fā)明總能保證應(yīng)用 中的安全。附圖標(biāo)記
1 傳感器單元
2 電子單元
3 微處理器
4 存儲(chǔ)單元
5 接口
6 顯示單元
權(quán)利要求
1. 用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過(guò)程變量的裝置，包括至少一個(gè)傳感器單元(1)，用于檢測(cè)過(guò)程變量，其中傳感器單元(1)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)；至少一個(gè)電子單元(2)，用于控制傳感器單元(1)，其中電子單元(2)具有至少一個(gè)微處理器；和至少一個(gè)存儲(chǔ)單元(3)，其與傳感器單元(1)相關(guān)聯(lián)，并且其中能夠存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)；其中控制數(shù)據(jù)特定地涉及傳感器單元(1)并且能夠由電子單元(2)讀出；其特征在于，所述電子單元(2)的所述微處理器(3)在待用狀態(tài)僅執(zhí)行基本功能，以及所述微處理器(3)在活動(dòng)狀態(tài)控制所述傳感器單元(1)，其中所述微處理器(3)通過(guò)接受來(lái)自所述存儲(chǔ)單元(4)的所述控制數(shù)據(jù)而從所述待用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗龌顒?dòng)狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中，電子單元(2)能夠控制至少兩個(gè)不同的傳感器單元(1)， 其中傳感器單元(1)的不同在于，它們測(cè)量不同的過(guò)程變量和/ 或使用不同的測(cè)量原理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，電子單元(2)中存儲(chǔ)對(duì)于不同傳感器單元(1)和/或不同測(cè)量原 理的控制程序，并且控制數(shù)據(jù)激活適用于特定的傳感器單元(1)的控制程序。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的裝置，其中， 控制數(shù)據(jù)包括特定用于控制傳感器單元(1)的控制程序，或者控制數(shù)據(jù)包括對(duì)于傳感器單元(l)所特定的控制程序的程序部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中，在接收到激活指令之后和/或在建立了電子單元(2)和傳感器單元(1)之間的連接之后，電子單元(2)從存儲(chǔ)單元(4)讀出控制數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中，電子單元(2)的微處理器(3)具有至少一個(gè)用于更新控制程序 的接口 (5)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中，存儲(chǔ)單元(4)包括至少一個(gè)代碼，該代碼使得能夠?qū)⒋鎯?chǔ)單元(4) 特定地關(guān)聯(lián)至傳感器單元(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于確定和/或監(jiān)控介質(zhì)的至少一個(gè)過(guò)程變量的裝置。該裝置包括至少一個(gè)傳感器單元(1)，用于檢測(cè)過(guò)程變量，其中傳感器單元(1)產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)；至少一個(gè)電子單元(2)，用于控制傳感器單元(1)，其中電子單元(2)具有至少一個(gè)微處理器；和至少一個(gè)存儲(chǔ)單元(3)，其與傳感器單元(1)相關(guān)聯(lián)，并且其中可存儲(chǔ)控制數(shù)據(jù)；其中控制數(shù)據(jù)特別地涉及傳感器單元(1)并且能夠由電子單元(2)讀出。根據(jù)本發(fā)明，電子單元(2)的微處理器(3)在待用狀態(tài)僅執(zhí)行基本功能，微處理器(3)在活動(dòng)狀態(tài)控制傳感器單元(1)。微處理器(3)通過(guò)接受來(lái)自存儲(chǔ)單元(4)的控制數(shù)據(jù)而從待用狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顒?dòng)狀態(tài)。
文檔編號(hào)G01F23/00GK101432603SQ200780015497
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者烏多·格里特克, 佛朗哥·費(fèi)拉多, 卡伊·烏彭坎普, 福爾克爾·德賴爾 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾兩合公司