二線制技術(shù)的電子開關(guān)裝置和運(yùn)行這種開關(guān)裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的二線制技術(shù)的電子開關(guān)裝置，所 述開關(guān)裝置根據(jù)物理測量值來開關(guān)能與該開關(guān)裝置串聯(lián)的外部負(fù)載的負(fù)載電流，并且本發(fā) 明還設(shè)及一種運(yùn)行該種開關(guān)裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在工藝技術(shù)和自動化技術(shù)中使用電子測量裝置，W便尤其是監(jiān)控流體例如在壓 力、溫度、流量、液位方面的特性。在此，所述測量裝置分為模擬測量裝置和數(shù)字或者二進(jìn)制 測量裝置。模擬測量裝置在其輸出端提供通常與所測量的值（例如與壓力或溫度）成比例 的輸出信號，也就是與所測量的值成比例的輸出電壓或與所測量的值成比例的輸出電流。 二進(jìn)制測量裝置也稱作開關(guān)或開關(guān)裝置，因為當(dāng)例如流體中的壓力超過或者低于預(yù)設(shè)值， 即闊值時，所述測量裝置從不導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)或從導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)。 相對于暫時呈現(xiàn)出具有較高精度水平輸出的模擬測量裝置而言，開關(guān)裝置的使用價值一方 面在于已經(jīng)令人滿意的實施結(jié)果（Aktionsentschei化ng)，另一方面在于通常明顯更高的 電流負(fù)載能力，該使得該種測量裝置能夠用于操控繼電器。
[0003] 如果該種開關(guān)裝置構(gòu)造成所謂的常閉開關(guān)，則在超過闊值的情況下所述開關(guān)裝置 從導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴粚?dǎo)電狀態(tài)并由此中斷電路。相反，當(dāng)所述開關(guān)裝置構(gòu)造成所謂的常 開開關(guān)時，所述開關(guān)裝置在超過闊值的情況下從不導(dǎo)電狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)電狀態(tài)。所述開關(guān) 裝置作為常閉開關(guān)還是常開開關(guān)工作或者由制造商來確定或者可W由用戶通過在所述測 量裝置上進(jìn)行轉(zhuǎn)換來確定，其中后者迄今為止在二線制裝置，也就是僅具有兩條連接導(dǎo)線 (Anschlussleiter)的測量裝置中是不能自動進(jìn)行的。對于非二線制裝置，能夠相對較為簡 單地實現(xiàn)向用戶提供一種可選的常閉開關(guān)/常開開關(guān)的選擇，因為與開關(guān)狀態(tài)無關(guān)地總是 保持給分析評估電子設(shè)備供應(yīng)總工作電壓并且由此所述分析評估電子設(shè)備能夠同時既操 作常閉開關(guān)輸出端，也操作常開開關(guān)輸出端。該種構(gòu)造的一個實例在德國專利文獻(xiàn)DE100 47 113C2中給出。
[0004] 然而，二線制裝置的特別之處在于，供電和信號傳輸通過或必須通過唯一的電流 通路來進(jìn)行。為了使所述測量裝置保持可繼續(xù)工作并由此保持"可響應(yīng)"，與開關(guān)狀態(tài)無關(guān) 地，也就是即使在不不導(dǎo)電狀態(tài)下，也必定需要500yA的最低電流。
[0005] 由此得出二線制常見的折中方案，一方面在不導(dǎo)電狀態(tài)下至少要容忍測量裝置的 內(nèi)部電流需求，而另一方面在導(dǎo)電狀態(tài)下要容許最低程度的電壓下降。
[0006] 由于二線制裝置與負(fù)載串聯(lián)運(yùn)行，并且由此分析評估電子設(shè)備的內(nèi)部接地電位根 據(jù)開關(guān)狀態(tài)變化，因此，所述分析評估電子設(shè)備無法同時操控常閉開關(guān)輸出端和常開開關(guān) 輸出端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于，提出一種二線制技術(shù)的電子開關(guān)裝置，其能夠W簡單的方式 構(gòu)造成常閉開關(guān)或常開開關(guān)。
[000引根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過具有權(quán)利要求1的特征的電子開關(guān)裝置W及通過具有 權(quán)利要求7的特征的運(yùn)行所述開關(guān)裝置的方法來實現(xiàn)。有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中 給出。
[0009] 本發(fā)明的核屯、在于，將存在于比較器的輸出端上的二進(jìn)制信號或者開關(guān)信號首先 輸送給優(yōu)選構(gòu)造成XOR元件的邏輯單元，然后才在輸出級放大器中對其進(jìn)行預(yù)處理，W用 于進(jìn)一步處理，例如在SPS中的處理。在所述邏輯單元的第二輸入端上存在該樣的信號，該 信號由檢測電路根據(jù)占用的是插塞式連接件的常開開關(guān)引腳P-S還是常閉開關(guān)引腳P-0 而生成。本發(fā)明的二線制開關(guān)裝置的插塞式連接件的特別之處就在于，其除了UB+-引腳W 外還具有兩個開關(guān)輸出引腳P-0和P-S可供選擇。因此，在四腳標(biāo)準(zhǔn)插塞式連接件中存在 一個UB+-引腳和兩個可選的開關(guān)輸出引腳P-0和P-S;第四個引腳保持未占用。因此，用 戶通過選擇占用常開開關(guān)引腳P-S或常閉開關(guān)引腳P-0來確定他想要開關(guān)裝置作為常閉 開關(guān)運(yùn)行還是常開開關(guān)運(yùn)行。
[0010] 所述檢測電路有利地在兩個開關(guān)輸出引腳P-0和P-S上分別具有反向運(yùn)行的晶 體管電路，由此確保了在反接情況下的耐壓強(qiáng)度。對此另一種選擇是，所述檢測電路在開關(guān) 輸出引腳P-0和P-S上分別還具有一個二極管，優(yōu)選肖特基二極管。
[0011] 另一個有利的實施方式設(shè)定，在輸出級中設(shè)置穩(wěn)壓二極管。借助該穩(wěn)壓二極管防 止在接通或者導(dǎo)電狀態(tài)下UB+的全部電流直接通過輸出級流出到輸出引腳P-6或者P-S上 并由此在測量裝置本身上不再有足夠的工作電壓降。
【附圖說明】
[0012] 在下列附圖中，除非另有說明，同樣的附圖標(biāo)記表示意義相同的部件。
[0013] 圖1示出本發(fā)明的電子開關(guān)裝置的第一實施例連同供電單元和處理單元W及待 接通的負(fù)載的電路結(jié)構(gòu)，W及
[0014] 圖2示出本發(fā)明的電子開關(guān)裝置的第二實施例連同供電單元和處理單元W及待 接通的負(fù)載的電路結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0015] 兩個實施例的區(qū)別在于檢測電路20的設(shè)計方面，所述檢測電路在圖1中由兩個晶 體管電路21、22形成，而在圖2中不是由晶體管電路而是由兩個二極管21a, 22a形成。因 此，除檢測電路20的實施形式之外，下面的說明適用于兩個附圖。
[0016] 本發(fā)明的電子開關(guān)裝置1主要包括測量值傳感器2、放大單元3、比較器4、與檢測 電路20連接的邏輯電路10和輸出級6。此外，還設(shè)有調(diào)整和限制供電電壓的同相調(diào)節(jié)器5 W及在比較器4的輸入端設(shè)有用于調(diào)節(jié)開關(guān)點的分壓器8。在此，作為測量值傳感器2可W 考慮所有可能的傳感器元件，其中在該里尤其考慮的是適合于檢測流體的壓力、溫度、流量 或液位的傳感器元件，但也考慮感應(yīng)式和電容式位置傳感器。
[0017] 開關(guān)裝置1的工作電壓在5V至36VDC之間的范圍內(nèi)，而在導(dǎo)電狀態(tài)下電壓降為 2. 5V。所述5V對于工作電壓而言在該里表示理論上的、剛好仍合理的下限，在該下限處仍 可分辨出開關(guān)運(yùn)動并且在測量裝置本身上仍有足夠的電壓下降。所述開關(guān)裝置通常W常規(guī) 的工業(yè)電壓12V、24V或36V運(yùn)行。剩余電流非常小，約為0. 5mA。
[001引開關(guān)裝置1最終應(yīng)當(dāng)用于，根據(jù)由測量值傳感器2所檢測的測量值來開關(guān)負(fù)載7a。 該負(fù)載7a可W例如如圖中所示設(shè)置在已連接的分析評估及供電單元7 (例如SP巧中，或者 構(gòu)成繼電器，其中本發(fā)明并不限于該兩個實施例。然而，負(fù)載電阻不應(yīng)過高并因此應(yīng)在250 歐姆至2千歐姆之間的范圍內(nèi)變動。
[0019]測量值傳感器2將所檢測的流體特性轉(zhuǎn)換為測量信號，該測量信號首先是較小的 電壓信號并因此被輸送給放大單元3?，F(xiàn)在一方面給比較器4輸送放大的測量信號，另一方 面向其輸送分壓器8的信號。如圖所示，所述分壓器的電阻既可W構(gòu)造成具有固定的電阻 值，也可W構(gòu)造成具有可變的電阻值。后者具有該樣的優(yōu)點；開關(guān)點可由用戶單獨調(diào)節(jié)。
[0020] 根據(jù)經(jīng)放大的測量信號是高于還是低于由分壓器8確定的闊值，比較器4在其輸 出端上給出邏輯的"0"或邏輯的"1"形式的二進(jìn)制信號，其中"1"表示超出開關(guān)點或闊值， 而"0"表示低于開關(guān)點或闊值。
[0021] 所述二進(jìn)制信號或開關(guān)信號被輸送給邏輯電路10內(nèi)部的構(gòu)造成XOR元件的邏輯 單元11并在那里與由檢測電路20生成的占用信號相結(jié)合。所述檢測電路20設(shè)定為用于檢 巧。，除電流供應(yīng)引腳UB+W外，開關(guān)輸出引腳P-0