(57)【要約】  工業プロセス送信機は、第１プロセスセンサと、送信機回路と、ハウジングと、画像投影機とを含む。第１プロセスセンサは、工業プロセスのプロセス変数を測定し、センサ信号を発生させる。送信機回路は、第１プロセスセンサに接続され、プロセス送信機の機能を作動するよう構成される。ハウジングは、窓と画像投影機とを含む。画像投影機は、送信機回路に接続され、プロセス送信機の機能に関する情報の画像をハウジング内の窓上に投影するよう構成される。
2013504076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス変数を測定するプロセス送信機であって、該プロセス送信機は、
工業プロセスのプロセス変数を測定し、センサ信号を発生させる第１プロセスセンサと、
前記第１プロセスセンサに接続され、当該プロセス送信機の機能を作動するように構成された送信機回路と、
窓を有するハウジングと、前記送信機回路に接続された画像投影機とを含み、前記画像投影機は、前記プロセス送信機の機能に関する情報の画像を前記ハウジング内の前記窓上に投影するよう構成された、プロセス送信機。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記窓を含むメーターカバーをさらに含み、前記メーターカバーは、前記情報が前記窓上に投影されるように前記投影機に隣接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス送信機。
【請求項３】
前記画像投影機は、液晶ディスプレイマイクロチップ、発光ダイオードマイクロチップ、レーザー、及び微小電気機械システムからなる群から選択される投影エンジンを含むことを特徴とする、請求項２に記載のプロセス送信機。
【請求項４】
前記メーターカバーの前記窓の内面に適用されたコーティングをさらに含む、
請求項３に記載のプロセス送信機。
【請求項５】
前記コーティングは、二重レンチキュラースクリーンを含むことを特徴とする、請求項４に記載のプロセス送信機。
【請求項６】
前記投影された情報が前記ハウジングの外側に投影できるように、前記メーターカバーは前記ハウジングから取り外し可能であることを特徴とする、請求項２に記載のプロセス送信機。
【請求項７】
前記画像投影機は、前記センサ信号に関する情報を投影することを特徴とする、請求項２に記載のプロセス送信機。
【請求項８】
前記送信機回路は、前記センサ信号に関する前記情報を変更するように構成されることを特徴とする、請求項７に記載のプロセス送信機。
【請求項９】
前記情報は、測定単位、センサ信号傾向、及び更新率からなる群から選択されることを特徴とする、請求項８に記載のプロセス送信機。
【請求項１０】
前記送信機回路は、前記情報の表示方向を変更するように構成されることを特徴とする、請求項８に記載のプロセス送信機。
【請求項１１】
前記送信機回路は、静電容量式フィルムタッチスクリーンをさらに含み、前記画像投影機は、前記窓を介した前記静電容量式フィルムタッチスクリーンの外観を変えることができることを特徴とする、請求項２に記載のプロセス送信機。
【請求項１２】
前記送信機回路と通信する第２プロセスセンサをさらに含み、前記画像投影機は、前記第１プロセスセンサに関する情報と前記第２プロセスセンサに関する情報とを含むように、前記情報の外観を変更できることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス送信機。
【請求項１３】
プロセスセンサ信号を受信し前記センサ信号を制御ループプロトコル上で通信するよう構成された回路及びプログラミングを含む送信機電子回路と、
前記送信機電子回路に結合され、前記プロセスセンサ信号を受信し、前記プロセスセンサ信号に関する照光された画像を投影する投影機エンジンと、
前記プロセスセンサ信号の視覚表示が目に見えるように前記照光された画像が投影される窓と、
を含む、工業用プロセス送信機の電子回路モジュール。
【請求項１４】
前記送信機電子回路と前記投影機エンジンとを含み、前記窓が配置された取り外し可能なメーターカバーを含むハウジング
をさらに含む、請求項１３に記載の電子回路モジュール。
【請求項１５】
前記投影機エンジンは、液晶ディスプレイマイクロチップ、発光ダイオードマイクロチップ、レーザー、及び微小電気機械システムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１４に記載の電子回路モジュール。
【請求項１６】
前記窓の内面に適用された背面投影スクリーンをさらに含む、請求項１５に記載の電子回路モジュール。
【請求項１７】
前記背面投影スクリーンは、二重レンチキュラースクリーンを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電子回路モジュール。
【請求項１８】
前記投影機エンジンは前記センサ信号に関する情報を投影し、前記送信機電子回路は前記センサ信号に関する前記情報の内容を変更するように構成されることを特徴とする、請求項１４に記載の電子回路モジュール。
【請求項１９】
前記送信機電子回路は静電容量式フィルムタッチスクリーンをさらに含み、前記投影機エンジンは前記窓を介した前記静電容量式フィルムタッチスクリーンの視覚的外観を変化させることを特徴とする、請求項１４に記載の電子回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［背景技術］
本発明は、概して、プロセス計器を有する工業プロセス制御システムに関する。より詳細には、本発明は、プロセス計器の機能に関する情報を出力するためのローカルディスプレイ手段を有するプロセス計器に関する。
【０００２】
工業プロセスで使用されるプロセス流体の圧力、温度、流量及びレベルなどのプロセス変数を監視するために、プロセス計器が使用される。例えば、プロセス送信機は、典型的には、様々な生産ラインに沿った様々なプロセス変数を監視するため、工業用製造設備において複数個所で用いられる。プロセス送信機は、プロセスの物理的変化に対応して電気的出力を生成するセンサを含む。例えば、圧力送信機は、水道、化学タンク等においてプロセス流体の圧力の関数として電気的出力を生成する圧力変換器を含む。各プロセス送信機は、センサの電気的出力を受信して処理する送信機電子回路をさらに含み、送信機及びプロセスを遠隔から又はローカルに監視できるようにする。遠隔監視される送信機は、電気的出力を制御ループ又はネットワークを介して制御室などの中央監視場所に伝送する電子回路を含む。遠隔監視の場合、自動化したスイッチ、バルブ、弁、ポンプ及びその他の同様の構成要素をプロセス制御システム及び制御ループに含むことにより、制御室からプロセスを自動管理することができる。ローカル監視される送信機は、プロセス送信機のある場所で電気的出力を示す、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）スクリーンなどのディスプレイ装置を含む。ローカル監視の場合、送信機から入手した情報にオペレータが反応することで、フィールドでプロセスを手動で管理することができる。
【０００３】
ローカル監視及び遠隔監視の両方に関し、送信機のある場所でプロセス及び送信機の動作に関する情報を見ることが望ましい。例えば、オペレータ及び修理作業員は、多くの場合、リアルタイムの情報を必要とするため、制御室から情報を入手するのは不便である。そのため、送信機は、典型的にはＬＣＤを含むローカルディスプレイを装備することができる。従来のディスプレイは、表示できる情報の種類が限られている。さらに、送信機電子回路は典型的には、ＬＣＤモジュールを様々なタイプの機械的及び電気的接続を用いて電子回路に連結することを可能にする、特定の送信機用の相互接続を含む。また、ＬＣＤモジュールのディスプレイのサイズ、必要電力量、及びソフトウェアインターフェースは様々である。このようなディスプレイ技術の多様性の結果、多くの異なるＬＣＤモジュールを設計及び作製又は購入する必要があるため、製造コストが上昇する。従って、多種多様な送信機タイプ及び電子回路プラットフォームに普遍的に適用可能なローカルディスプレイ手段が必要とされる。
［発明の概要］
本発明は、投影型計器ディスプレイを有する工業プロセス送信機に関する。工業プロセス送信機は、第１プロセスセンサと、送信機回路と、ハウジングと、画像投影機とを含む。第１プロセスセンサは、工業プロセスのプロセス変数を測定し、センサ信号を発生させる。送信機回路は、第１プロセスセンサに接続され、プロセス送信機の機能を作動するように構成される。ハウジングは、窓と画像投影機とを含む。画像投影機は、送信機回路に接続され、プロセス送信機の機能に関する情報の画像をハウジングの窓上に投影するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】プロセス流体供給源及び制御室に接続されたプロセス送信機を有するプロセス制御システムを示している。
【図２】画像投影機を含むローカルディスプレイ手段を有する送信機電子回路を示す、図１のプロセス送信機の概略側面図である。
【図３】情報を送信機カバー上に投影する画像投影機を示す、図２の送信機電子回路の概略図である。
【図４】ＬＣＤ表示器を模してプロセス送信機の機能情報を示す画像投影機を有する送信機の前面図である。
【図５】アナログ表示器を模してプロセス送信機の機能情報を示す画像投影機を有する送信機の前面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
［詳細な説明］
図１は、本発明の投影型計器ディスプレイ１４を備えたプロセス送信機１２を有する、本発明のプロセス制御システム１０を示している。プロセス制御システム１０は、プロセス送信機１２、配管１６及び制御室１８を含む。制御ループ２０によりプロセス送信機１２に接続される制御室１８は、ワークステーション２２を含む。ワークステーション２２は、電力供給及び通信インターフェースなどの、プロセス送信機１２と相互作用するための様々な構成要素を含む。プロセス送信機１２は、配管１６などのプロセス供給源に接続され、差圧ΔＰなど、プロセス流体Ｆのプロセス変数に関する信号を発生させる。さらに様々な温度センサを含むプロセス送信機１２は、プロセス変数の分析を行って、質量流量Ｑmなどの流体Ｆのプロセス条件を決定することができる。プロセス送信機１２は、プロセス変数に関する情報を制御ループ２０を介して制御室１８に伝達する。しかし、プロセス送信機１２は、プロセス送信機１２の動作、プロセス流体Ｆ、プロセス変数ΔＰ、及びプロセス条件Ｑmに関する情報を、様々な構成でローカルに表示することができる投影型計器ディスプレイ１４を含む。以下、差圧送信機に関して説明するが、投影型計器ディスプレイ１４は、圧力、温度、流量、レベル、及び多変数等の送信機など、様々な種類の送信機に用いるのに適合し得る普遍的なディスプレイ手段を含む。
【０００６】
プロセス送信機１２は、プロセスフランジ２４、マニホールド２６、及びインパルス配管３０を介して、プロセス流体Ｆが流れる配管１６と結合される。プロセス送信機１２は、センサモジュール３４と送信機電子回路モジュール３６とを含む。プロセス制御システム１０と連結するために圧力センサモジュール３４を適用したプロセスフランジ２４は、プロセス送信機１２をマニホールド２６に接続する。マニホールド２６は、較正、試験、及びメンテナンス等のために、プロセス送信機１２をプロセス流体Ｆから分離することを可能にする。本実施形態ではオリフィスプレートを含む一次要素４０により、プロセス流体Ｆの流れ内に差圧ΔＰが生成される。オリフィスプレートは、直径が配管１６よりも小さい穴を含み、流量制限をもたらす。オリフィスプレート４０のいずれか一方の側の比較的高い圧力及び比較的低い圧力は、インパルス配管３０、マニホールド２６及びフランジ２４を介して、センサモジュール３４に伝達される。センサモジュール３４は、差圧ΔＰを感知する差圧センサを含む。センサモジュール３４は、差圧センサからの出力に基づいて電気的信号を発生させ、この信号を送信機電子回路モジュール３６に伝送する。
【０００７】
送信機電子回路モジュール３６は、制御ループ２０を介して制御室１８に電気信号を伝送するための電気部品を含む。一実施形態において、プロセス送信機１２は、ＨＡＲＴ（登録商標）、無線ＨＡＲＴ（登録商標）、又はＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（商標）フィールドバス（Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）ネットワークプロトコルなどの無線又は有線のネットワークを介して、制御室１８とデジタル通信する。他の実施形態において、プロセス送信機１２は、４〜２０ｍＡのループ上で作動する二線式送信機である。また、制御ループ２０により、制御室１８はワークステーション２２を利用してプロセス送信機１２とデータの送受信を行うことができる。ワークステーション２２は、プロセス変数ΔＰなどのプロセス送信機１２に関するデータを操作可能なデジタルプロセッサを含む。加えて、ワークステーション２２は、プロセス送信機１２の制御を可能にする、キーボードなどのインターフェース手段を含む。ワークステーション２２は、ワークステーション２２内に保存されたソフトウェアに基づいて、様々な形式で情報を表示することができる。従って、ΔＰ及びＱmなどのプロセス変数及びプロセス条件に関する情報を、有用な情報を得るために最も適した構成で見ることができる。また、従来のフィールド通信装置を使用することにより、プロセス送信機１２からローカルに情報を入手することもできる。
【０００８】
しかし、メンテナンス作業員及びオペレータは、制御室１８又は追加の装置を使用することなく、配管１６のある場所などのフィールドで、プロセス送信機１２から情報を入手できることが望ましい。本発明のプロセス送信機１２は、ローカルな参照のためにプロセス送信機１２の出力の完全なカスタマイズを可能にする投影型計器ディスプレイ１４を使用する。投影型計器ディスプレイ１４は、様々な送信機タイプ及び電子構造での使用のためにカスタマイズすることができる。また、投影型計器ディスプレイ１４は、プロセス送信機１２に関する様々な情報にアクセスするための、カスタマイズ可能なローカルオペレータインターフェース（ＬＯＩ）を特徴とする。従って、制御室１８や携帯用フィールド通信機を使用して、又はＬＯＩを使用してディスプレイ１４から、プロセス送信機１２からの情報をプログラム化したりその情報にアクセスしたりすることができる。
【０００９】
一実施形態によれば、図２は、投影型計器ディスプレイ１４と、センサモジュール３４と、送信機電子回路モジュール３６とを有する圧力プロセス送信機１２を概略的に示している。センサモジュール３４は、ハウジング５２及びベース５４を含み、そこにはセンサボード５６と、圧力センサ５８と、隔離管６０Ａ及び６０Ｂと、隔離ダイアフラム６２Ａ及び６２Ｂとが配置される。送信機電子回路モジュール３６は、ハウジング６４と、カバー６６と、ディスプレイカバー６８と、端子台７０と、送信機回路７２と、投影機７４とを含む。センサモジュール３４のベース５４は、ねじ部品などによりフランジ２４（図１）に接続される。センサボード５６及びセンサ５８は、センサモジュール３４のハウジング５２内に取り付けられる。センサモジュール３４のハウジング５２は、例えばねじ接続により、電子回路モジュール３６のハウジング６４に接続する。同様に、カバー６６及び６８は、ハウジング６４内から炎が漏れるのを防止するため、当技術分野において公知である消炎シールを形成するねじ接続によりハウジング６４に接続される。従って、カバー６６及び６８は、ハウジング６４から取り外し可能である。端子台７０及び送信機回路７２は、送信機電子回路モジュール３６内のハウジング６４に取り付けられる。投影機７４は、送信機回路７２に取り付けられ、送信機回路７２の出力をディスプレイカバー６８上に投影することができる。
【００１０】
本実施形態において、センサ５８は、従来技術で公知なように、一対の電極プレート間に配置されたセンシングダイアフラムを有するキャパシタンスベースの差圧セルを含む。センサ５８は、油圧充填流体が内部に配置された隔離管６０Ａ及び６０Ｂによって、ベース５４に接続される。隔離ダイアフラム６２Ａ及び６２Ｂは、隔離管６０Ａ及び６０Ｂ内の油圧充填流体をプロセス流体Ｆの圧力Ｐ1及びＰ2から分離する。従って、プロセス流体Ｆの圧力の物理的変化は、ベース５４内の隔離ダイアフラム６２Ａ及び６２Ｂと隔離管６０Ａ及び６０Ｂ内の油圧充填流体とを介して、センサ５８に検知される。センサ５８は、センサボード５６と電気的に通信する。センサボード５６は、典型的にはリボンケーブルを含むセンサケーブル７６を介して、送信機回路７２と電気的に通信する。送信機回路７２は、電子回路インターフェース７８を介して端子台７０と電気的に通信する。
【００１１】
送信機回路７２は、センサボード５６の出力を、制御ループ２０やその他の有線又は無線通信プロトコルなどの外部通信システムと適合する形式に調節し操作する。他の実施形態において、センサボード５６は、制御ループ上での通信のためのセンサ信号の調節を行う。送信機回路７２は、使用用途及び送信機の特定の種類、即ち使用環境である圧力、温度、及び流量等に基づいて構成される。送信機は、携帯用フィールド通信機を使用して、ＬＯＩを使用して、又は制御システムを使用して、工場で設定され得る。多数のパラメータを設定でき、表示することができる。これらのパラメータとしては、プロセス変数（圧力、範囲％、センサ温度等）、デバイス試験（較正、ループ試験等）、及びデバイス設定情報（タグ番号、測定単位、ダンピング等）が挙げられる。投影機７４は、特定の構成に拘わらず、任意の構成の送信機回路７２に取り付けることができる。従って、投影機７４があれば、カスタマイズされたＬＣＤモジュールを必要とすることなく、任意のプロセス変数（ΔＰ等）、プロセス条件（Ｑm等）、又は送信機１２に関するカスタマイズ可能なデータを電子回路モジュール３６で表示することができる。
【００１２】
図３は、情報８０の画像をディスプレイカバー６８のガラス８２上に投影する画像投影機７４を示す、図２の送信機電子回路モジュール３６の概略図である。送信機電子回路モジュール３６は、カバー６６及びディスプレイカバー６８が接続されたハウジング６４を含む。端子台７０は、ハウジング６４内に配置され、制御ループ２０を使用してプロセス送信機１２を制御室１８（図１）に接続する。送信機回路７２は、ハウジング６４内に配置され、端子台７０とセンサモジュール３４内のセンサボード５６（図２）に接続される。送信機回路７２は、投影機７４に接続され、１つ以上のボタン８４や、さらにはセンサボード５６からのセンサ信号の受信、調節、及び補償を行うその他の構成部品及びソフトウェアを含む。例えば、送信機回路７２は、モジュール３６内の温度を感知する様々な温度センサを含み、温度補償計算を行ってもよい。他の実施形態において、センサボード５６は、温度センサを含み、センサ信号について温度補償及びその他の調節機能を形成する。
【００１３】
特定の材料について記載したが、ガラス８２は、その上に情報８０が投影されハウジング６４の外側から見ることができる窓を形成し得る、プラスチックなどの任意の透明又は半透明の材料を含んでも良い。コーティング８６を含むガラス８２は、ディスプレイカバー６８に取り付けられ、ディスプレイカバー６８がハウジング６４内に完全にねじ止めされると送信機回路７２に近接する。しかし、図３では、ガラス８２と送信機回路７２との間隔は、本発明の作用及び利点が理解しやすいように、誇張されている。例えば、図３は、ＬＣＤモジュールを収容するために通常用いられる拡張カバーを含むディスプレイカバー６８を示している。しかし、ディスプレイカバー６８は、任意の長さを増減して投影機７４とガラス８２との間の距離を調節することができる。
【００１４】
一実施形態において、送信機回路７２は、プリント配線基板（ＰＷＡ）を含む。送信機回路７２は、センサモジュール３４内のセンサボード５６に接続されたセンサケーブル７６を介して、様々な入力を受信する。このような入力の調節後に、送信機回路７２は、インターフェース７８を使用してこのような信号を端子台７０に送ることにより、制御ループ２０上のこのような信号の伝送を調整する。そのため、制御室１８で、任意の望ましい方法で、センサ信号を操作することができる。しかし、送信機１２のある場所で様々な方法で情報を表示することが望ましい。投影機７４を用いることにより、圧力データ、温度データ又はネットワーク及びデバイスデータなど、送信機１２の機能に関するデータをガラス８２上に示すことができる。このように、ワークステーション２２、フィールド通信機、又はローカルオペレータインターフェース（ＬＯＩ）を使用して、オペレータの要求に応じて情報を変更することができる。さらに、投影機７４は小型であるため、任意の構成の送信機回路７２に容易に取り付けることができ、任意の種類のセンサ又は送信機と共に使用することができる。
【００１５】
投影機７４は、従来技術で公知の任意の投影機を含む。投影機７４は、ディスプレイカバー６８のガラス８２上に入射する形態の光を放出する。あるいは、カバー６８をハウジング６４から取り外し、投影機７４から放出される光を送信機１２の外側に方向付け、適切な表面上に表示することができる。投影機７４からの光は、ガラス８２の全体、又はほぼ全体に分散するように放出される。好ましくは、コーティング８６をガラス８２の内面に適用して、放出された光が入射する媒体を提供し、送信機１２の外側から情報８０を見やすくする。本発明の一実施形態において、投影機７４は、背面投影法を利用する。例えば、一実施形態において、投影機７４は、情報を生成するマイクロチップ上に光が入射する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）エンジンを含む。別の実施形態において、投影機７４は、ＤＬＰ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｉｇｈｔ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）のマイクロチップを使って情報を生成する発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。他の実施形態において、投影機７４は、１つ以上のレーザー光源を利用して情報を生成する。投影機７４のこれらのような実施形態において、ガラス８２のコーティング８６は、光の焦点をそれ自体に合わせる積層材料を含む。例えば、典型的な背面投影システムは、後側フレネルレンズが投影機からの光を受入れ、光の焦点を可視セグメントに合わせる前側レンチキュラー面にその光を分配する、二重レンチキュラースクリーンを使用する。かかるスクリーンは、当該技術分野において周知であり、日立製作所に譲渡されているＹｏｓｈｉｄａらの米国特許第５，０６６，０９９号、及びフィリップスエレクトロニクスノースアメリカ社に譲渡されているＧｏｌｄｅｎｂｅｒｇらの米国特許第６，１４７，８０１号に記載されている。
【００１６】
最新の投影機は現在、ヘッドアップ（ｈｅａｄ−ｕｐ）ディスプレイ装置、携帯電話、及び移動式媒体投影機で用いられている。例えば、Ａｉｐｔｅｋ  ＰｏｃｋｅｔＣｉｎｅｍａ（登録商標）Ｖ１０及びＷｏｗＷｅｅ（商標）Ｃｉｎｅｍｉｎ（登録商標）の各媒体投影機は、ポケットサイズの携帯用媒体投影機を含む。Ｓａｍｓｕｎｇ（登録商標）ＭＢＰ２００及びＴｏｓｈｉｂａ（登録商標）ＴＤＰ−Ｆ１０Ｕの各投影機は、手持ち式の装置での使用に好適なピコプロジェクターを含む。これらの装置は、投影機７４での使用に適した、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）ＤＬＰディスプレイエンジン、３Ｍ（登録商標）ＭＭ２００ディスプレイエンジン、又はＭｉｃｒｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）ＰｉｃｏＰ（登録商標）ディスプレイエンジンなどの投影エンジンを使用する。例えば、ＭｉｃｒｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）は、Ｍｉｌｌｅｒらの米国特許出願第２００８／００３７０９０号に記載されているように、様々な光源を利用し且つ携帯用の手持ち式装置へ組み込むことができる、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）に基づく投影機を提供する。Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）から入手可能なＬＥＤ光源を利用した小型投影技術は、Ｄａｖｉｓらの米国特許第７，３６０，９０５号に記載されている。レーザー光源を使用した画像投影機は、ルーセントテクノロジー社（Ｌｕｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ  Ｉｎｃ．）に譲渡されているＲｙｆの米国特許出願第２００９８／０００９７１９号、サムスン社（Ｓａｍｓｕｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）に譲渡されているＹｕｎの米国特許出願第２００７／０１５３３５０号、及びマイクロビジョン社（Ｍｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎ，Ｉｎｃ．）に譲渡されているＭｉｌｌｅｒの米国特許第７，４４６，９３１号に記載されている。これらのような製品及び技術は、投影機技術の継続した進化、及び投影された画像を発生させるために使用される投影エンジンの小型化を実証している。
【００１７】
３Ｍ（登録商標）から入手可能なＭＭ２００投影エンジンは、ＬＣｏＳ（液晶シリコン）投影機と、最長１０，０００時間持続するＬＥＤ（発光ダイオード）光源とを利用する。ＭＭ２００投影機は、１ワットの電力で作動し、直径が最大約５０インチ（約１２７ｃｍ）となり得る輝度８ルーメンの画像を生成する。このような投影エンジンは、本発明での使用に好適である。しかし、プロセス送信機ディスプレイに求められる低解像度、低帯域幅、低強度、及びスクリーンサイズの小型化とともに、投影技術の継続した進歩により、既存の製品に対しより容易且つ実行可能に組み込むことができる低電力、小型、低価格の投影エンジンの可能性が提供されている。現在及び将来の投影エンジンは、送信機回路７２に直接取り付けられ、ＬＣＤスクリーン等の特別な接続ハードウェアの必要性を排除でき、且つ表示される情報のカスタマイズを可能にする。
【００１８】
投影機７４は、好ましくは、送信機回路７２に直接取り付けられ、異なる電気的機械的インターフェースを有する個別化されたディスプレイモジュールを接続する必要性を排除する。例えば、ＬＣＤモジュールは、送信機のタイプに応じてカスタマイズされた接続端子を有する。しかし、投影機７４は、送信機回路７２の表面積のほんの一部を占めるにすぎないため、投影機７４を任意の電子回路プラットフォーム内に容易に組み込むことができる。さらに、プロセス送信機に典型的に使用される既存のマイクロプロセッサは、投影機７４の制御及び作動が可能である。従って、同一の投影機技術を全てのプロセス送信機に活用することができる。
【００１９】
ＬＣＤモジュールなどの個別化されたディスプレイモジュールは、そのディスプレイ構成が固定されているため、ディスプレイ性能が異なるとともに限定される。しかし、投影機７４は、ディスプレイ出力の完全なカスタマイズを可能にする。送信機回路７２にエンコードされるソフトウェアは、投影機７４を作動し、且つ画像８０を生成する信号を調節するようプログラムすることができる。また、このソフトウェアは、どのプロセス変数を表示するのか、どの測定単位を使用するのか、ディスプレイ更新率、及びディスプレイの回転方向など、ディスプレイの全ての特徴、内容、及びパラメータに対して完全な制御を行う。また、このソフトウェアは、投影機７４でセンサ信号の傾向を表示するようにプログラムすることもできる。従って、全ての送信機は、外観及び機能の双方に関し、同一のインターフェースを生成することができる同一の投影技術及びソフトウェアを共有できるようになるため、顧客は様々な送信機タイプに精通し快適さを感じるであろう。あるいは、投影機７４は、特別な用途用にカスタムディスプレイを生成することもできる。
【００２０】
また、投影機７４は、ローカルオペレータインターフェース（ＬＯＩ）ハードウェアをカスタマイズすることもできる。例えば、送信機回路７２は、ＬＯＩをボタン８４の形態で含んでもよい。一実施形態において、ボタン８４は、静電容量式フィルムタッチスクリーンを含む。ボタン８４は、従来技術で公知なように、ボタン８４とガラス８２との間にコンデンサが形成されるようにガラス８２近辺に配置される。ボタン８４の前面のガラス８２をタッチするなどして、オペレータがボタン８４を起動することにより、オペレータはプロセス送信機１２の機能を制御したり、又はディスプレイ１４を変更したりすることができる。送信機回路７２は、ボタン８４が存在することを示す指標がディスプレイ１４上でオペレータに提供されるように、情報８０の当該部分を操作する。さらに、ボタン８４の機能を示すように情報８０を操作することができる。送信機回路７２は、ボタン８４が実行する機能を変更する一方で、ボタン８４を示す情報の外観を変更することができる。
【００２１】
投影機７４は、任意の種類の送信機回路構造に容易に結合されるローカルディスプレイ手段を提供する。従って、投影機７４は、特定のプラットフォーム用、特定の送信機用、又は特定のセンサ用にディスプレイモジュールを作成及び構築する必要性を排除するため、エンジニアリング、製造及び生産の各コストが低減する。投影機７４によって発生される画像を一般的な用途及び特定の用途用に完全にカスタマイズするソフトウェアルーチンを実行する送信機電子回路により、投影機７４を制御することができる。従って、投影機７４により、ユーザーはフィールド通信機などの追加装置を使用することなく、ローカルに送信機をさらに制御することができる。また、投影機７４は、送信機のある場所でローカルに情報を受信する能力を拡張する。
【００２２】
図４は、プロセス送信機の機能情報を示す、ＬＣＤ表示器を模した投影型計器ディスプレイ１４を有する送信機電子回路モジュール３６の前面図である。投影機７４は、ディスプレイカバー６８（図示せず）のガラス８２の後方の送信機電子回路モジュール３６内に配置される。投影機７４は、ガラス８２に影響を与える（「ｉｍｐａｃｔ」）投影画像光源を生成し、ディスプレイカバー６８上に情報を生成する。情報は、ガラス８２の内側又は内表面に適用されたコーティング８６上に入射し、プロセス送信機１２の機能に関する情報を受け取る視覚手段が提供される。例えば、ディスプレイ１４は、図２の圧力センサ５８などのプロセス変数センサの出力に関する情報を示してもよい。また、ディスプレイ１４は、ボタン８４Ａ及び８４Ｂの機能を示すなどして、プロセス送信機１２の作動についての情報を示してもよい。
【００２３】
図４では、ディスプレイ１４は、従来のＬＣＤモジュールをエミュレートする画像を表示するよう、送信機回路７２によってプログラムされている。一実施形態において、ディスプレイ１４は、ローズマウント社（Ｒｏｓｅｍｏｕｎｔ  Ｉｎｃ．）に譲渡されているＮｅｌｓｏｎらの米国特許第７，１３４，３５４号に記載されているディスプレイ出力を模している。例えば、ディスプレイ１４は、ガラス８２の真ん中部分全体にわたって７桁の数値表示８８を示す。５桁のα−数値表示９０及び６桁のα−数値表示９２がそれぞれ表示８８の上下に配置されている。数値表示８８を使用してプロセス変数の大きさを示す一方で、α−数値表示９０及び９２を使用して表示されているプロセス変数のタイプ（圧力、温度等）などの情報を示すことができる。表示８８〜９２は、エラーメッセージ９４、％記号９６、平方根記号９８、マイナス記号１００、及び棒グラフ１０２などの様々なその他の情報に取り囲まれている。また、ディスプレイ１４を使用して、ボタン８４Ａ及び８４Ｂの機能について表示することもできる。このように、ディスプレイ１４を操作して、プロセス送信機１２のユーザーに馴染みのある情報を示すことができる。ディスプレイ１４の形状及び配置は送信機回路７２の構成とは無関係であるため、全ての送信機プラットフォームでディスプレイ１４の外観を再生することができる。加えて、投影された光がガラス８２を覆うことができる限り、送信機回路７２上の投影機７４の正確な位置とは無関係にディスプレイ１４を再生できる。
【００２４】
ディスプレイ１４の出力は、回路７２により制御され、自動ルーチン又はユーザー入力により開始することができる。例えば、オペレータは、制御室１４又はフィールド通信機を使用して、ディスプレイ１４を操作することができる。表示８８〜９２及び情報９４〜１０２の出力は、送信機回路７２上で実行されるソフトウェアによって制御することができる。例えば、ディスプレイ１４が表示８８〜９２を更新する割合は、回路７２によって制御することができる。また、モジュール３６のハウジング６４に対するディスプレイ１４の向きは、プロセス送信機１２がプロセスにどのように接続されるかによって、回路７２によって変更することができる。さらに、α−数値表示９０及び９２で示される測定単位は、回路７２によって変更することができる。ディスプレイ１４の全体的な外観及び感じは、それ自体が新しいソフトウェアによって更新され得る回路７２によって更新することができ、業界及び顧客のニーズの進化に従ってディスプレイ１４が変更される。あるいは、ディスプレイ１４は、異なるディスプレイ間、例えば前記図４の従来のディスプレイと、図５のような特定の用途用のディスプレイ又は特定の情報用のディスプレイとの間を、トグルで切り換えることができる。
【００２５】
図５は、プロセス送信機の機能情報を示す、アナログ表示器を模した投影型計器ディスプレイ１４を有する送信機電子回路モジュール３６の前面図である。図４と同様に、投影機７４は、ディスプレイカバー６８（図示せず）のガラス８２の後方の送信機電子回路モジュール３６内に配置され、ディスプレイ１４の情報を生成する。ディスプレイ１４は、ディスプレイカバー６８のガラス８２上に投影される情報を含む。情報は、ガラス８２の内側又は内表面に適用されたコーティング８６上に入射し、プロセス送信機１２の機能に関する情報を受け取る視覚手段が提供される。図５では、ディスプレイ１４は、様々なアナログディスプレイを真似た画像を表示するよう、送信機回路によってプログラムされている。本発明の一実施形態において、ディスプレイ１４は、ローズマウント社に譲渡されているＳｃｈｕｍａｃｈｅｒの米国特許第７，２２２，０４９号に記載されているディスプレイ出力を模している。ディスプレイ１４は、棒グラフ１０４Ａ〜１０４Ｃ、ＬＥＤインジケータ１０６Ａ及び１０６Ｂ、アナログインジケータ１０８Ａ〜１０８Ｃ、及びテキストインジケータ１１０Ａ〜１１０Ｃを含む。図５は、投影機７４を使用して入手し得る多様な情報を示している。具体的には、投影機７４を用いることにより、ディスプレイ１４の出力（例えば、図３の情報８０）は、任意の送信機の電子回路プラットフォームに組み込み可能なモジュールから生成することができる一方、送信機ごとに、及びその送信機の異なる作動モードごとに完全にカスタマイズすることができる。高価である様々なハードウェア要素（例えば、ダイアル、針、ＬＥＤ表示器、接続端子等）を必要とする特定の送信機用のディスプレイを設計及び製造しなければならない代わりに、投影機７４を任意の送信機電子構造とともに使用して望ましい画像を投影することができる。
【００２６】
代表的実施形態を参照しながら本発明を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更がなされても良く、且つ均等物を本発明の要素に置き換え得ることが当業者には理解されるであろう。加えて、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させるために、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく多くの変更がなされてもよい。従って、本発明は開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲の範囲に含まれるすべての実施形態を含むことが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年9月12日(2012.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス変数を測定するプロセス送信機であって、該プロセス送信機は、
工業プロセスのプロセス変数を測定し、センサ信号を発生させる第１プロセスセンサと、
前記第１プロセスセンサに接続され、当該プロセス送信機の機能を作動するように構成された送信機回路と、
窓を有するハウジングと、前記送信機回路に接続された画像投影機とを含み、前記画像投影機は、前記プロセス送信機の機能に関する情報の画像を前記ハウジング内の前記窓上に投影するよう構成された、プロセス送信機。
【請求項２】
前記ハウジングは、前記窓を含むメーターカバーをさらに含み、前記メーターカバーは、前記情報が前記窓上に投影されるように前記画像投影機に隣接して配置されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス送信機。
【請求項３】
前記画像投影機は、液晶ディスプレイマイクロチップ、発光ダイオードマイクロチップ、レーザー、及び微小電気機械システムからなる群から選択される投影エンジンを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のプロセス送信機。
【請求項４】
前記メーターカバーの前記窓の内面に適用されたコーティングをさらに含む、
請求項１〜３の何れか１項に記載のプロセス送信機。
【請求項５】
前記コーティングは、二重レンチキュラースクリーンを含むことを特徴とする、請求項４に記載のプロセス送信機。
【請求項６】
前記投影された情報が前記ハウジングの外側に投影できるように、前記メーターカバーは前記ハウジングから取り外し可能であることを特徴とする、請求項２に記載のプロセス送信機。
【請求項７】
前記画像投影機は、前記センサ信号に関する情報を投影することを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のプロセス送信機。
【請求項８】
前記送信機回路は、前記センサ信号に関する前記情報を変更するように構成されることを特徴とする、請求項７に記載のプロセス送信機。
【請求項９】
前記情報は、測定単位、センサ信号傾向、及び更新率からなる群から選択されることを特徴とする、請求項７又は８に記載のプロセス送信機。
【請求項１０】
前記送信機回路は、前記情報の表示方向を変更するように構成されることを特徴とする、請求項８に記載のプロセス送信機。
【請求項１１】
前記送信機回路は、静電容量式フィルムタッチスクリーンをさらに含み、前記画像投影機は、前記窓を介した前記静電容量式フィルムタッチスクリーンの外観を変えることができることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載のプロセス送信機。
【請求項１２】
前記送信機回路と通信する第２プロセスセンサをさらに含み、前記画像投影機は、前記第１プロセスセンサに関する情報と前記第２プロセスセンサに関する情報とを含むように、前記情報の外観を変更できることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載のプロセス送信機。
【請求項１３】
プロセスセンサ信号を受信し前記センサ信号を制御ループプロトコル上で通信するよう構成された回路及びプログラミングを含む送信機電子回路と、
前記送信機電子回路に結合され、前記プロセスセンサ信号を受信し、前記プロセスセンサ信号に関する照光された画像を投影する投影機エンジンと、
前記プロセスセンサ信号の視覚表示が目に見えるように前記照光された画像が投影される窓と、
を含む、工業用プロセス送信機の電子回路モジュール。
【請求項１４】
前記送信機電子回路と前記投影機エンジンとを含み、前記窓が配置された取り外し可能なメーターカバーを含むハウジングをさらに含む、請求項１３に記載の電子回路モジュール。
【請求項１５】
前記投影機エンジンは、液晶ディスプレイマイクロチップ、発光ダイオードマイクロチップ、レーザー、及び微小電気機械システムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の電子回路モジュール。
【請求項１６】
前記窓の内面に適用された背面投影スクリーンをさらに含む、請求項１３〜１５の何れか１項に記載の電子回路モジュール。
【請求項１７】
前記背面投影スクリーンは、二重レンチキュラースクリーンを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電子回路モジュール。
【請求項１８】
前記投影機エンジンは前記センサ信号に関する情報を投影し、前記送信機電子回路は前記センサ信号に関する前記情報の内容を変更するように構成されることを特徴とする、請求項１４〜１７の何れか１項に記載の電子回路モジュール。
【請求項１９】
前記送信機電子回路は静電容量式フィルムタッチスクリーンをさらに含み、前記投影機エンジンは前記窓を介した前記静電容量式フィルムタッチスクリーンの視覚的外観を変化させることを特徴とする、請求項１４〜１８の何れか１項に記載の電子回路モジュール。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
ディスプレイ１４の出力は、回路７２により制御され、自動ルーチン又はユーザー入力により開始することができる。例えば、オペレータは、制御室１８又はフィールド通信機を使用して、ディスプレイ１４を操作することができる。表示８８〜９２及び情報９４〜１０２の出力は、送信機回路７２上で実行されるソフトウェアによって制御することができる。例えば、ディスプレイ１４が表示８８〜９２を更新する割合は、回路７２によって制御することができる。また、モジュール３６のハウジング６４に対するディスプレイ１４の向きは、プロセス送信機１２がプロセスにどのように接続されるかによって、回路７２によって変更することができる。さらに、α−数値表示９０及び９２で示される測定単位は、回路７２によって変更することができる。ディスプレイ１４の全体的な外観及び感じは、それ自体が新しいソフトウェアによって更新され得る回路７２によって更新することができ、業界及び顧客のニーズの進化に従ってディスプレイ１４が変更される。あるいは、ディスプレイ１４は、異なるディスプレイ間、例えば前記図４の従来のディスプレイと、図５のような特定の用途用のディスプレイ又は特定の情報用のディスプレイとの間を、トグルで切り換えることができる。
【国際調査報告】
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