(57)【要約】  本発明は、フィールドデバイス（１）、及びフィールドデバイス（１）の調整方法に関するものであり、このフィールドデバイスは、フィールドデバイスエレクトロニクス（２）と、プロセス測定のためのセンサー装置（５）を有している。フィールドデバイスエレクトロニクス（２）はセンサー装置（５）の測定信号を受信し、また、フィールドデバイスエレクトロニクス（２）は上記測定信号を評価する評価装置（４）と、フィールドデバイス（１）を調整する手段とを含んでいる。本発明によれば、フィールドデバイス（１）を調整する上記手段が、デジタル調整素子（１１）及びマイクロプロセッサー（３）を含んでおり、デジタル調整素子（１１）がマイクロプロセッサー（３）によって駆動されることによりフィールドデバイス（１）の調整がなされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドデバイスエレクトロニクス（２）とプロセス測定用のセンサー装置（５）を有するフィールドデバイス（１）であって、該フィールドデバイスエレクトロニクス（２）は該センサー装置（５）の測定信号を受信し、該フィールドデバイスエレクトロニクス（２）は該測定信号を評価する評価装置（４）と該フィールドデバイス（１）を調整する手段を含んでおり、
前記フィールドデバイス（１）を調整する手段は、デジタル調整素子（１１）とマイクロプロセッサー（３）を含み、前記フィールドデバイス（１）を調整するために、前記デジタル素子（１１）が前記マイクロプロセッサー（３）によって駆動されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項２】
請求項１記載のフィールドデバイス（１）であって、
該フィールドデバイス（１）の調整において、前記デジタル調整素子（１１）は、前記評価装置（４）及び／又は測定信号生成装置（６）に適合した信号によって動作することを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記評価装置（４）は比較器（１２）を含み、該比較器（１２）は、前記測定信号（Ｍ１）と所望値（Ｓ１）を比較する機能により条件信号（Ｚ１）を生成し、前記所望値（Ｓ１）は前記デジタル調整素子（１１）により生成されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項４】
請求項１または２記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記測定信号生成装置（６）における前記デジタル調整素子（１１）の動作は、増幅変化を含むことを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記調整はスイッチング素子（９）によって初期化され、該スイッチング素子（９）は外部から非接触で駆動されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項６】
請求項５記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記スイッチング素子（９）はリードリレーであり、該リードリレーは磁石によって外部から駆動されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項７】
請求項５記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記スイッチング素子（９）はホールセンサーであり、該ホールセンサーは磁石によって外部から駆動されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項８】
請求項５記載のフィールドデバイス（１）であって、
駆動素子（８）とスイッチング素子（９）間のインターフェース（９．１）は、該駆動素子（８）と該スイッチング素子（９）間における無線データ交換のための送信／受信装置として実現されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項９】
請求項８記載のフィールドデバイス（１）であって、
スイッチング素子（９）と駆動素子（８）間のインターフェース（９．１）は、送信コイルと受信コイルを用いた誘導的データ転送のためのトランスポンダー配置として実現され、該駆動素子（８）は送信コイルを含み、該スイッチング素子（９）は受信コイルを含むことを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項１０】
請求項８記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記インターフェース（９．１）は、赤外線インターフェースまたは無線インターフェースとして実施され、前記送信装置は前記駆動素子（８）の一部であり、前記受信装置は前記スイッチング素子（９）の一部であることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項１１】
請求項８乃至１０記載のいずれか一項記載のフィールドデバイス（１）であって、
前記駆動素子（８）はメモリカードとして実現されることを特徴とするフィールドデバイス。
【請求項１２】
フィールドデバイス（１）の調整方法であって、
第一の方法ステップ（２００）において、フィールドデバイス（１）の動作タイプがフィールドデバイスエレクトロニクス（２）により決定され、
第二の方法ステップ（３００）において、条件信号（Ｚ１）の所望の状態がフィールドデバイスエレクトロニクス（２）により決定され、
前記決定された動作タイプと前記決定された所望状態に基づき、
第三の方法ステップ（４００，５００）において、フィールドデバイス（１）の感度が条件信号（Ｚ１）の切換が起こるまで変化させられることで、条件信号（Ｚ１）の所望状態が実際のセンサー状態を表すようにすること、
を特徴とするフィールドデバイスの調整方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、
フィールドデバイス（１）の調整方法は、該フィールドデバイス（１）の外部から手動により開始されること、
を更なる特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の方法であって、
前記動作タイプは、フィールドデバイス（１）のコネクター配置を評価することによって決定されること、
を更なる特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれか一項記載の方法であって、
前記条件信号（Ｚ１）の所望の状態は、前記フィールドデバイスの動作タイプを表す信号と前記条件信号（Ｚ１）の開始状態を表す信号間の論理的結合と、前記調整処理が開始された（１００）という事実とにより決定されること、
を更なる特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載された、フィールドデバイスエレクトニクスとプロセス測定のためのセンサーを有するフィールドデバイス、及び請求項１２の前提部分に記載されたフィールドデバイスを調整するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドデバイスエレクトロニクス及び割り当てられた（of the assignee）導電性もしくは容量性のセンサー装置を有するフィールドデバイスの場合、極度なフィールド条件の場合には、電位差計（ポテンションメーター）を使用するフィールドデバイスの感度を調整する必要がある。特に、評価エレクトニクスのスイッチング閾値は電位差計を使用しながら調整する。スイッチング閾値が変化する方向は、フィールドデバイスが、ポンプ保護として“ＭＩＮ”タイプ動作で動作しているか、すなわち、予め定められたフィルレベル（fill level）を下回ったとき、すなわちそのレベル以下まで降下しているときに警告しているか、または、オーバーフロー保護として“ＭＡＸ”タイプ動作で動作しているか、すなわち、予め定められたフィルレベルを超過しているときに警告しているかどうかに基づいて変化する。その調整は、指示したセンサー状態が、フィールド条件（付着物など）のために、実際のセンサー状態に一致しないときには常に実行される。
【０００３】
実際、液体やバルク製品におけるフィルレベルを判定する従来の全ての市販センサー装置の場合には、静電容量測定または導電度測定に基づいて動作し、そのセンサー装置の駆動信号には正弦波の電気的交流電圧が使用されていた。その結果、交流信号もまた、測定信号として直接寄与する。一般に、アナログ発振器によって生成されるこれらのアナログ信号は、アナログのフィルター処理や整流処理に使用され、限界レベル切り換えの場合には、アナログのコンパレータを使用して予め定められたの閾値レベルと比較される。マイクロプロセッサーは、役割としては、アナログエレクトロニクスによって用意される信号を、時刻遅延、ヒステリシスの切換、または反転を使用しながら、線形化、拡大、及び提供するためのみに使用される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、容易に調整できるフィールドデバイスを提供することである。特に、密閉して封止されたハウジングで作りつけされている場合であっても、容易に調整できるフィールドデバイスを提供すること、及びそのようなフィールドデバイスを調整する方法を提供することである。
【０００５】
上記目的は、請求項１の特徴を備えたフィールドデバイス、及び請求項１２の特徴を備えた方法に関した本発明にしたがって達成される。従属請求項は、本発明の好適な実施例及び更なる発展に関係している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の主要な技術は、マイクロプロセッサーによって駆動される素子だけでなく、フィールドデバイスを調整するデジタル調整素子形態の手段も提供することである。本発明の技術は、マイクロプロセッサーを調整のために使用できるため、マイクロプロセッサーが既にフィールドデバイスの部品であるときに特に有利に実現される。
【０００７】
マイクロプロセッサー及びデジタル調整素子を使用する調整は、手動のトリミング・電位差計ではアクセスできないようにハウジングが密閉して封止されているフィールドデバイスにとって好適である。
【０００８】
本発明の一つの好適な実施例において、デジタル調整素子は、評価装置及び／又はフィールドデバイス内の信号生成部品に適する信号によって動作する。デジタル調整素子の機能は、例えば、評価装置の閾値または信号生成構成要素の増幅率を調整することである。
【０００９】
本発明の追加実施例において、前記評価装置は、アナログ回路またはプログラムされた機能ブロックとして実現される比較器を含み、測定信号と前記デジタル調整素子を介して前記マイクロプロセッサーによって生成される所望値との比較に基づいて状態信号を生成する。
【００１０】
本発明の好適な更なる進展において、前記調整は、フィールドデバイスのハウジング外部から非接触で駆動されるスイッチング素子によって開始される。その駆動は、この更なる進展においては、例えば、磁場を変化させることによって起こる。前記スイッチング素子は、例えば、リード・リレーもしくはホールセンサーとして実現され、それに関係する駆動素子は永久磁石として実現される。この実施例は、有利なコストで実現できるという利点を有する。
【００１１】
調整処理の誤起動に対する保護のために、タイム・ウィンドウが用意されている。タイム・ウィンドウ内では、予め定められた駆動手続き、例えば、２回の駆動調整もしくはある時間長の駆動が、調整処理を初期化するために実行されなければならない。
【００１２】
本発明の更なる展開において、前記駆動素子と前記スイッチング素子間のインターフェースは、前記駆動素子と前記スイッチング素子間での誘導的、光学的または電磁的な信号の無線データ交換のための送信／受信素子として実現される。この場合、前記駆動素子はメモリカードとして実現することができる。
【００１３】
かくして、スイッチング素子と駆動素子間のインターフェースは、例えば、誘導データ伝送のために送信用コイルと受信用コイルを用いるトランスポンダー配置として実現される。この場合、前記駆動素子は前記送信用コイルを含み、前記スイッチング素子は前記受信用コイルを含む。
【００１４】
更に、前記インターフェースは、例えば、前記駆動素子の部品となる送信装置と前記スイッチング素子の部品となる受信装置を用いて、ブルートゥース・プロトコル（Blue-Tooth Protocol）を使用する光伝送用赤外線インターフェースまたは無線インターフェースとして実現される。
【００１５】
もし、調整処理を初期化する前記スイッチング素子がエアインターフェースを介して駆動されるならば、許可されていない操作または調整処理の偶発的な初期化が不可能となるように、異なる符号化信号によって異なる調整処理を初期化すること、及び／又はある符合に基づいて初期化することが有利にできる。
【００１６】
前記フィールドデバイスを調整するための本発明の方法は、最初の方法ステップにおいて、前記フィールドデバイスが動作している動作タイプの決定を含む。前記方法の特に好適な実施例においては、前記フィールドデバイスエレクトロニクスは、前記フィールドデバイスのコネクター割り当てを評価することによって動作タイプを決定する。
【００１７】
フィールドデバイスは、ポンプ保護として、すなわち、予め決定されたフィルレベルを下回っているときに警告が起こる第一の動作タイプ“ＭＩＮ”で動作し、または、オーバーフロー保護として、すなわち、予め定められたフィルレベルを超過しているときに警告が起こる動作タイプ“ＭＡＸ”で動作する。
【００１８】
第2の方法ステップにおいて、フィールドデバイスエレクトロニクスは、前記センサーの所望状態を決定する。この所望状態は、フィールドデバイスの動作タイプを表す信号と条件信号の開始状態並びに調整処理が開始したという事実を表す信号とを論理的に結合することによって決定される。
【００１９】
前記センサーの所望状態の決定において、前記センサーの実際の状態は、前記条件信号の開始ステイタスにより表されていないと仮定する。これは、調整処理が手動で外部から開始されたので、前記条件信号の開始状態は、前記センサーの実際の条件を示すために、それ自身の所望状態を確立するように変化しなければならないからである。
【００２０】
条件信号の開始状態に相当するセンサーの表示状態が、フィールド条件（付着物など）のために実際のセンサー状態と一致しないとき、調整処理は常に初期化される。
調整処理の偶発的な開始に対する保護のために、本方法の一実施例では、駆動素子は、調整処理を開始するために、スイッチング素子を予め定められた時間スパン内に２回駆動する。
【００２１】
決定された動作タイプと決定された前記条件信号の所望状態に基づきながら、前記フィールドデバイスの感度は、第3の方法ステップにおいて、条件信号の切り換えが示されるまで変化する。
【００２２】
前記フィールドデバイスの感度は、例えば、前記比較器に対する閾値の減少、または信号生成部品で前記測定信号を生成する場合における増幅率の増加によって増加する。同様に、前記フィールドデバイスの感度は、前記比較器の閾値増加または前記測定信号の増幅率減少により減少する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の主要な技術は、マイクロプロセッサーによって駆動される素子だけでなく、フィールドデバイスを調整するデジタル調整素子の形態の手段も提供することである。本発明の技術は、マイクロプロセッサーを調整するために使用できるので、マイクロプロセッサーが既にフィールドデバイスエレクトロニクスの部品であるとき、特に有利に実現される。
【００２４】
マイクロプロセッサー及びデジタル調整素子の使用による調整は、手動のトリミング・電位差計ではアクセス不可能であるハウジングが密閉して封止されているフィールドデバイスにとっては好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面に基づいて、本発明をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図1に示されるように、フィールドデバイス１は、フィールドデバイスエレクトロニクス２、コンテナ（不図示）内部の媒体のフィルレベルを決定及び／または監視するセンサー装置５を含む。センサー装置５は、例えば、容量性または導電性のプローブとして実現される。フィールドデバイスエレクトロニクス２は、マイクロプロセッサー３、評価装置４、信号生成装置６、メモリ装置７、デジタル調整素子１１及びスイッチング素子９を含む。駆動素子８は、スイッチング素子９を前記フィールドデバイスエレクトロニクスのハウジング１４の外部から非接触で駆動する。
【００２７】
図示された実施例において、ハウジング１４は密閉して閉じられており、前記非接触駆動は、磁場を変化させることによって喚起される。スイッチング素子９は、例えば、リードリレーもしくはホールセンサー、及びそれに関係する駆動素子８である永久磁石である。インターフェース９．１は、スイッチング素子８とハウジング１４間の距離が一定距離を超えないようにして、図示された実施例内に用意される。インターフェース９．１は、ただし、例えば、駆動素子８とスイッチング素子９間の誘導的、光学的または電磁的な信号の無線データ交換の送信／受信装置のような、より複雑なものとして実現できる。
【００２８】
図示された評価装置４は、比較器１２と出力信号生成装置１３を含む。比較器１２は、アナログ回路として実現され、前記信号生成装置によって生成された測定信号Ｍ１と前記調整素子によって生成された所望値Ｓ１とを比較する関数として条件信号Ｚ１を生成する。前記所望値Ｓ１は、前記デジタル調整素子経由で前記マイクロプロセッサーによって生成される。前記条件信号Ｚ１は２つの状態を取ることができ、条件“ｆｒｅｅ”、すなわち、センサーが媒体によって覆われていない状態、または、条件“ｃｏｖｅｒｅｄ”、すなわち、センサーが媒体によって覆われている状態のいずれかを表す。
【００２９】
条件信号Ｚ１の実際の状態に基づきながら、出力信号生成装置１３は対応する出力信号を生成する。出力信号生成装置１３は、要求された出力信号の条件を上位装置へ転送する。生成される出力信号は、その出力信号の更なる利用に依拠しており、各々、使用されるべき送信プロトコルに依拠している。従って、例えば、４〜２０ｍＡの信号、０〜１０Ｖの信号、ＰＦＭ信号（Pulse frequency modulation signal）、２値切換信号、またはデジタル符号などが生成される。しかしながら、異なる通信プロトコル、各々の応用目的のために多数の出力信号（４〜２０ｍＡ、０〜１０Ｖ、ＰＦＭ信号、２値切換信号など）が、生成・出力されることが考えられる。
【００３０】
デジタル調整素子１１は、例えば、マイクロプロセッサー３からの所望のデジタル値をアナログの所望値に変換するデジタル／アナログ変換器である。そのデジタル／アナログ変換器は、マイクロプロセッサー３からのデジタルの所望値をアナログの所望値Ｓ１に変換する。
【００３１】
フィールドデバイス１を調整するために、前記マイクロプロセッサーは調整機能１０を実行する。調整機能１０は、マイクロプロセッサー３で実行されるプログラムとしてメモリ装置７に格納されている。調整機能１０の役割により、所望値Ｓ１はデジタル調整素子１１を介して変更され、所望値メモリ装置１０．１に格納される。しかしながら、それは、信号生成装置６内の増幅率（図１の破線部分）を変更することによっても可能である。所望値の変更は前記条件信号の状態や前記フィールドデバイスが動作している動作タイプに依存している。前記フィールドデバイスの動作タイプは、フィールドデバイスエレクトロニクス２とセンサー装置５の接続、すなわち、センサー装置５が信号装置６とどのようにして接続されているかに依存する。前記フィールドデバイスは、ポンプ保護として、すなわち、予め定められたフィルレベルを下回っているときに警告する動作タイプ“ＭＩＮ”で、または、オーバーフロー保護として、すなわち、予め定められたフィルレベルを超過しているとき警告する動作タイプ“ＭＡＸ”で動作する。
【実施例２】
【００３２】
図2は、第二実施例の例として、図1の実施例の変形を示す。
比較器１２と出力信号１３を生成するための装置１３を備えた評価装置４と、デジタル調整素子１１が、前記マイクロプロセッサーによって実行可能な機能として追加して実現されている点が第一の実施例と異なっている。該実行可能な機能は、同様にメモリ装置７に格納されているそれに結合した実行可能なプログラムと共に、前記マイクロプロセッサーによって実行される。アナログ／デジタル変換器１５が新規な装置として存在している。アナログ／デジタル変換器１５は、信号生成装置６で生成されたアナログ測定信号を、前記マイクロプロセッサーで処理するためのデジタル測定信号Ｍ１に変換する。個々の装置が動作する様子については、論及が図1の説明でなされている。
【００３３】
図3に示されるように、手動による調整処理の初期化開始１００に続いて、前記フィールドデバイスの動作タイプが決定２００される。決定された動作タイプ（ＭＩＮまたはＭＡＸ）に基づいて、方法は、両方共、それから条件信号Ｚ１の開始状態の決定３００に分岐する。決定された条件信号Ｚ１の開始状態に基づいて、前記フィールドデバイスの感度は、次に、ループ内で増加４００または減少５００され、新たな値が格納される。もし、質問６００において、条件信号Ｚ１が所望の状態に達しているなら、そのとき、調整処理は終了７００となることが特徴である。もし、まだ所望値に達していないならば、次に、条件信号が所望の状態に達するまで、再び変更４００，５００がなされる。感度を変化させるために、前記比較器の所望値Ｓ１及び／又は前記測定信号Ｍ１の増幅率が変更される。前記感度を増加させるには、所望値Ｓ１を減少させ、前記増幅率を増加させる。また、前記感度を減少させるには、前記所望値Ｓ１を増加させ、前記増幅率を減少させる。
【００３４】
以下のシナリオは、前記方法に対して可能である。
動作タイプ“ＭＡＸ”において、前記条件信号の開始状態は“ｆｒｅｅ”であるが、前記センサーの実際の状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”、すなわち、前記条件信号の所望状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”である。偽の状態が示されているので、これは、前記調整処理によって変化させなければならない。手動により調整処理を初期化することによって、前記感度は、比較器が切り換わり、かつ前記条件信号が所望の状態に達するまで減少する。
【００３５】
動作タイプ“ＭＡＸ”において、前記条件信号の開始状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”であるが、前記センサーの実際の状態は“ｆｒｅｅ”、すなわち，前記条件信号の所望状態は“ｆｒｅｅ”である。偽の状態が示されているので、これは、前記調整処理によって変化させなければならない。手動により調整処理を初期化することによって、前記感度は、前記比較器が切り換わり、かつ前記条件信号が所望状態に達するまで増加する。
【００３６】
動作タイプ“ＭＩＮ”において、前記条件信号の開始状態は“ｆｒｅｅ”であるが、前記センサーの実際の状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”、すなわち、前記条件信号の所望状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”である。偽の状態が示されているので、これは、前記調整処理によって変化されなければならない。手動により調整処理を初期化することによって、前記感度は、比較器が切り換わり、かつ前記条件信号が所望の状態に達するまで減少する。
【００３７】
動作タイプ“ＭＩＮ”において、前記条件信号の開始状態は“ｃｏｖｅｒｅｄ”であるが、前記センサーの実際の状態は“ｆｒｅｅ”、すなわち，前記条件信号の所望状態は“ｆｒｅｅ”である。偽の状態が示されているので、これは、前記調整処理によって変化されなければならない。手動により調整処理を初期化することによって、前記感度は、前記比較器が切り換わり、前記条件信号が所望状態に達するまで増加する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるフィールドデバイスの第一実施例のブロック回路図である。
【図２】本発明によるフィールドデバイスの第二実施例のブロック回路図である。
【図３】本発明による方法のフローチャートである。
【図１】
2005513599.tif 000003
【図２】
2005513599.tif 000004
【図３】
2005513599.tif 000005
【国際調査報告】
2005513599.tif 000006
2005513599.tif 000007
2005513599.tif 000008
2005513599.tif 000009
2005513599.tif 000010
2005513599.tif 000011