具有低功率光隔離件的工業過程現場設備制造技術

工業過程控制現場設備包括過程變量換能器，配置成感應或控制過程變量。現場設備電路配置成連接到過程變量換能器，并且將涉及過程變量的信息通信到另一個位置。現場設備電路包括光隔離件，具有在電流隔離件的第一側面上的傳輸電路，所述傳輸電路配置成傳輸光學信號，所述光學信號跨越隔離件被脈沖開啟和關閉。接收電路定位在電流隔離件的第二側面上，并且配置成用光學傳感器接收光學信號。當光學傳感器接收脈沖時，光學傳感器進入“開啟”狀態，并且否則在“關閉”狀態。接收電路基于接收的光學信號，提供輔助側面輸出。當光學傳感器在“關閉”狀態時，接收電路進入低功率狀態。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】工業過程控制現場設備包括過程變量換能器，配置成感應或控制過程變量。現場設備電路配置成連接到過程變量換能器，并且將涉及過程變量的信息通信到另一個位置。現場設備電路包括光隔離件，具有在電流隔離件的第一側面上的傳輸電路，所述傳輸電路配置成傳輸光學信號，所述光學信號跨越隔離件被脈沖開啟和關閉。接收電路定位在電流隔離件的第二側面上，并且配置成用光學傳感器接收光學信號。當光學傳感器接收脈沖時，光學傳感器進入“開啟”狀態，并且否則在“關閉”狀態。接收電路基于接收的光學信號，提供輔助側面輸出。當光學傳感器在“關閉”狀態時，接收電路進入低功率狀態。【專利說明】具有低功率光隔離件的工業過程現場設備
本技術涉及工業過程現場設備，用于測量或控制工業過程的過程變量。更特別地，本技術涉及工業過程現場設備，包括光隔離件以隔離現場設備中的元件。
技術介紹
光隔離件(也被稱為光電隔離件、光連接器或照片連接器)是使用包括可見光和紅外輻射的電磁輻射在兩個隔離的電路之間轉移電信號的電力元件的布置。這個隔離防止感應的或以其它形式存在于一個電路中的大電壓轉移或連接到另一個電路。光隔離件不能在電路之間提供功率，但是可以在隔離的電路之間傳遞信號。如可以認識到的，光隔離件在希望隔離的多種電路中享有普遍的使用。 使用光隔離件的一個特別的電子設備被認為是現場設備。現場設備通過過程控制和測量產業用于多種目的。通常，這種現場設備具有現場硬化殼體，使得現場設備可以安裝在相對粗糙的環境中，并且能夠抵抗氣候的極端溫度、濕度、振動和機械的震動。現場設備還一般在相對低的功率下操作。例如，一些現場設備是現在可獲得的，所述現場設備從公知的4-20mA回路接收所有它們的操作功率。 現場設備在其中操作的環境有時可以是非常易變的。一些環境可以如此易變，從而電力元件的游走的火花或足夠高的表面溫度可以促使環境點燃和產生爆炸。為保證這種情況不發生，已經發展了內在的安全規程。遵從內在的安全要求幫助保證甚至在故障條件下，電路或設備本身不能點燃易變的環境。光隔離件可以用于隔離現場設備中的電路，以滿足內在的安全要求。現場設備中的元件之間的隔離的高速通信典型地要求高功率光連接器。然而，在許多現場設備中，可獲得的功率是非常有限的。進一步，光連接器典型地沒有根據內在的安全要求配置使用，并且因此要求在光連接器的換能器和接收器之間的相對大的分離。這個空隙減小設備的速度，并且要求額外的功率以跨越該距離。
技術實現思路
工業過程控制現場設備包括過程變量換能器，配置成感應或控制過程變量。現場設備電路配置成連接到過程變量換能器，并且將涉及過程變量的信息通信到另一個位置。現場設備電路包括光隔離件，具有在電流隔離件的第一側面上的傳輸電路，所述傳輸電路配置成傳輸光學信號，所述光學信號跨越隔離件被脈沖開啟和關閉。接收電路定位在電流隔離件的第二側面上，并且配置成用光學傳感器接收光學信號。當光學傳感器接收脈沖時，光學傳感器進入“開啟”狀態，并且否則在“關閉”狀態。接收電路基于接收的光學信號提供輔助側面輸出。當光學傳感器在“關閉”狀態時，接收電路進入低功率狀態。 根據本技術的工業過程控制現場設備，傳輸電路通常在低功率狀態，并且當傳輸脈沖時，進入高功率狀態。 根據本技術的工業過程控制現場設備，接收電路包括放大器，配置成用于放大來自光學傳感器的輸出。 根據本技術的工業過程控制現場設備，接收電路包括比較器，基于來自光學傳感器的輸出提供輸出。 根據本技術的工業過程控制現場設備，來自光學傳感器的輸出交流地耦合到比較器。 根據本技術的工業過程控制現場設備，包括電容器以將來自光學傳感器的輸出交流地耦合到比較器。 根據本技術的工業過程控制現場設備，比較器滯后操作，并且配置成鎖存輸出位。 根據本技術的工業過程控制現場設備，來自光學傳感器的輸出通過低通濾波器耦合到比較器。 根據本技術的工業過程控制現場設備，包括二極管以耦合到放大器，所述二極管配置成用于防止放大器進入飽和。 根據本技術的工業過程控制現場設備，包括磁性線圈，配置成用于施加磁場到過程流體流，并且其中，過程變量換能器包括感應電極，所述感應電極配置成用于感應與流速有關的過程流體流產生的電動勢。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是磁通計的局部剖視圖。 圖2是圖1的磁通計的簡化電路示意圖。 圖3是光隔離件傳輸電路的示意圖。 圖4是光隔離件接收電路的示意圖。 【具體實施方式】 在各種方面，提供包括光隔離件的工業過程現場設備，所述光隔離件在設備的電力元件之間提供隔離。光隔離件包括傳輸電路和接收電路。為減少功率消耗，傳輸和接收電路配置成在常關或低功率狀態下操作。與典型地在利用光連接器的大部分現場設備中的構造相比，這個構造導致更低的功率消耗。電路可以優化，用于不同的操作頻率、工作循環和電壓電平。以下的討論指向現場設備，其中數據通過光隔離件從測量電路傳輸到輸出電路。然而，本技術不受限于這種構造。進一步，具體的執行聯系磁通計說明。然而，本技術可以在任何現場設備中執行，在所述現場設備中，希望使用光隔離件的隔離。 圖1是磁通計20的局部剖視圖，其中本技術的實施例是特別有用的。磁通計20包括由具有電絕緣襯墊23的低磁性滲透材料形成的流管22，電磁鐵26通過線圈、鐵磁體芯或鐵皮芯28和電極30、32形成。電磁鐵26和電極30、32連線到換能器電路34。在操作中，換能器電路用電流驅動電磁鐵26，并且電磁鐵26產生通過流管22內部的箭頭指示的磁場36。過程流體21流過流管22中的磁場，并且流動在流體21中感應出電動勢(EMF，電壓)。絕緣襯墊23防止電動勢從流體21泄漏到金屬流管22。電極30、32接觸流體21，并且獲得或感應電動勢，根據法拉第(Faraday)定律，所述電動勢與流管22中的流體21的流速(flow rate)是成比例的。 圖2是磁通計換能器20的電路的圖解視圖。磁通計20包括流管22，適合輸送流動的流體21，所述流體21電連接到流管22。線圈26接近流管22定位以響應于來自驅動電路152的驅動信號將磁場施加到過程流體。電極30和32感應流體21中產生的電動勢。電動勢與流體21的流速和施加的磁場36有關。電極30和32通過差動放大器150連接到測量電路154。根據公知的技術，測量電路154提供與流量相關的輸出。例如，測量電路154可以包括，適當程控的或配置的微處理器(多個微處理器)或數字信號處理器(DSP)電路。 測量電路154的輸出被提供到輸出電路158，用于傳輸到遠離磁通計20的控制或監測電路。輸出電路158提供過程流體21的流量的數字或模擬輸出指示。輸出電路158的輸出被顯示為連接到過程控制回路160。回路160可以是電流回路，模擬和/或數字輸出通過所述回路被傳輸到一般地遠離流量計20定位的控制或監測電路。示例的通信技術包括4-201^或撤1^00電流回路、現場總線(FieldBus)協議或其他，并且也包括諸如無線HART(R)通信協議的無線通信技術。在一些構造中，從回路160接收的功率被用于驅動換能器20的的電路的一些或全部。 根據內在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工業過程控制現場設備，包括：過程變量換能器，所述過程變量換能器配置成用于感應或控制過程變量；現場設備電路，所述現場設備電路配置成用于連接到過程變量換能器，并且在工業過程控制回路上通信，包括光隔離件的現場設備電路包括：傳輸電路，所述傳輸電路在電流隔離件的第一側面，配置成用于跨越隔離件傳輸光學信號，光學信號被脈沖開啟和關閉；和接收電路，所述接收電路在電流隔離件的第二側面，配置成用于接收光學信號，并且基于光學信號響應地提供輔助側面輸出，接收電路包括光學傳感器，當所述接收電路接收光學信號中的脈沖時，所述光學傳感器進入“開啟”狀態，并且否則在“關閉”狀態，其中當光學傳感器在“關閉”狀態時，接收電路進入低功率狀態。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：科爾克·阿蘭·亨特，喬丹·丹尼斯·盧赫特，賈里德·詹姆斯·德雷爾，布魯斯·大衛·羅夫納，提姆·斯科特·萊姆克，
申請(專利權)人：羅斯蒙特公司，
類型：新型
國別省市：美國;US