(57)【要約】産業プロセス制御システム用のフィールド機器１００であり、電気的に接地されたハウジング１０２と該ハウジング１０２内に設置される電子回路１０６を有するものが開示される。電子回路１０６は無線通信回路１１８を含み、ハウジング１０２から電気的に隔離される。フィールド機器１００はまたハウジング１０２に取り付けられるアンテナ１２０と、無線通信回路１１８とアンテナ１２０間に設置されるシールド１３４を有するケーブル１２４と、を含む。ケーブル１２４により電子回路１１８とアンテナ１２０との間の電気通信がもたらされる。電子回路１１８はハウジング１０２から電気的に隔離され、ケーブル１２４のシールド１３４はハウジング１０２に電気的に接地される。
2010531093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
産業プロセス制御システム用フィールド機器であって、
電気的に接地されたハウジングと、
前記ハウジング内に設置された無線通信回路を含む複数の電子部品を有する電子回路と、
前記ハウジングに取り付けられたアンテナと、
前記無線通信回路と前記アンテナとの間に配置されたシールドを有する導線とを備え、
前記導線は前記電子回路と前記アンテナとの間で電気信号を伝達するよう構成され、前記電子回路は前記ハウジングから電気的に隔離され、前記シールドは前記ハウジングに電気的に接地されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項２】
請求項１に記載のフィールド機器であって、さらに、
前記電子回路に接続される第１の巻線と、前記アンテナと電気的に接続する第１の端子を有する第２の巻線と、を有する変圧器を備えるフィールド機器。
【請求項３】
請求項２に記載のフィールド機器であって、さらに、
前記ハウジング内に設置されるプリント回路基板を備え、該プリント回路基板に、前記電子回路の前記複数の電子部品のうち少なくとも一つと前記変圧器とが配置されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項４】
請求項２に記載のフィールド機器であって、前記ハウジングは該ハウジングに電気的に接地されるコネクタを含み、前記第２の巻線の第２の端子が前記コネクタを通じて前記ハウジングに接地されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項５】
請求項４に記載のフィールド機器であって、前記導線は第１の端で前記第２の巻線に、第２の端で前記コネクタに取り付けられ、前記シールドは前記ハウジングに接地されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項６】
請求項４に記載のフィールド機器であって、前記変圧器は前記コネクタ付近に配置され、前記コネクタに取り付けられることを特徴とするフィールド機器。
【請求項７】
請求項２に記載のフィールド機器であって、前記変圧器が前記第１および第２の巻線間の巻線比として約１：１以外の比を有することを特徴とするフィールド機器。
【請求項８】
請求項１に記載のフィールド機器であって、さらに、
前記アンテナと前記電子回路との間に配置される避雷器を備えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項９】
請求項８に記載のフィールド機器であって、前記避雷器が電気的に前記ハウジングに接地されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１０】
請求項１に記載のフィールド機器であって、前記フィールド機器がプロセス変数送信機であることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１１】
産業プロセス制御システム用フィールド機器であって、
電気的に接地されたハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、感知したプロセスパラメータまたは変数を示す信号を発生するように構成される電子回路と、
前記電子回路に電気的に接続される無線通信機器と、
前記ハウジングに取り付けられるアンテナと、
前記無線通信機器に接続される第１の巻線および前記アンテナに接続される第２の巻線を有する変圧器と、を備えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１２】
請求項１１に記載のフィールド機器であって、前記電子回路が前記ハウジングから電気的に隔離されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１３】
請求項１２に記載のフィールド機器であって、さらに、
前記アンテナと前記無線通信機器との間に配置される避雷器を備えることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１４】
請求項１１に記載のフィールド機器であって、さらに、
前記ハウジング内に設置されるプリント回路基板を備え、前記無線通信機器と前記変圧器とが前記プリント回路基板に取り付けられることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１５】
請求項１１に記載のフィールド機器であって、さらに、
シールドを有する導線を備え、該シールドは第１の端で前記第２の巻線に取り付けられ、該シールドは前記ハウジングに接地されることを特徴とするフィールド機器。
【請求項１６】
請求項１１に記載のフィールド機器であって、前記無線通信機器が無線周波数送信機を含むことを特徴とするフィールド機器。
【請求項１７】
産業プロセス制御システム用フィールド機器の通信方法であって、
ハウジング内に配置され該ハウジングから電気的に隔離される無線通信機器を、リモート機器と情報の送受信を行うために設置する手順と、
前記ハウジングにアンテナを取り付ける手順と、
前記無線通信機器と前記アンテナとの間に変圧器を配置する手順と、
前記無線通信機器と前記アンテナとの間で前記変圧器を介して信号を伝達する手順とを備えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、前記信号を伝達する手順が無線周波数信号を伝達する手順を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７に記載の方法であって、さらに、前記シールドが前記ハウジングに接地されるよう、前記変圧器と前記アンテナとの間にシールドを有する導線を取り付ける手順を備えることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１７に記載の方法であって、さらに、
前記アンテナと前記無線通信機器との間に避雷器を取り付ける手順を備え、該避雷器は前記ハウジングに電気的に接地されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業プロセス制御監視システムに関する。特に、本発明は無線通信機能を含むプロセス制御システムにおけるフィールド機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業環境においては、制御システムは工業プロセスや化学プロセスなどを監視し制御するのに利用される。典型的には、工業プロセスで鍵となる箇所に配置されており、プロセス制御ループによって制御室内の制御回路に接続されるフィールド機器を用いることで、制御システムはこれらの機能を実行する。「フィールド機器」という用語は、産業プロセスの測定・制御・監視に利用される機器を含む、分散配置された制御システムもしくはプロセス監視システムにおいて機能を実行する任意の機器を指すものである。
【０００３】
フィールド機器の中には変換器を含むものがある。本発明の説明の都合上、変換器とは物理的入力に基づく出力信号を発生する機器もしくは入力信号に基づいて物理的出力を発生する機器のいずれかを表すものとする。典型的には、変換器は入力を異なる形式の出力へと変換する。変換器の例としては、圧力センサ、サーミスタ、熱電対、歪みゲージ、流量送信器、位置調整機器、アクチュエータ、ソレノイド、表示ライトなどがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的には、温度、湿度、圧力といったような環境的なストレスにフィールド機器がさらされることになるその環境において作動できる能力によって、フィールド機器は特徴付けられる。さらに、フィールド機器は腐食性を有し、危険であり、かつ／または爆発性すら有する環境にさらされても耐えられることが必須であることがよくある。さらにこのような機器はまた、振動および／または電磁障害の存在下でも作動することを要求されることもある。このような潜在的に厳しい環境内において保護するため、フィールド機器は多くの場合金属からなる頑丈なハウジングを設けていることがよくある。潜在的に厳しい環境で作動する必要があるのみならず、多くの場合フィールド機器は感度の高い測定をする必要がある。従って、特定のフィールド機器内の回路には正確な測定を行うための高感度の構成部品が必要となることがよくある。
【０００５】
フィールド機器はまた、他の設置されたフィールド機器、携帯型機器、または例えばプロセス制御室内にリモート設置される機器といったような他の監視機器もしくは制御機器を相手として、プロセス通信ループを用いて通信するための回路を含むことがある。プロセス通信ループにより伝達されるデータは、アナログ・デジタルいずれの形式によっても伝達することができる。アナログのフィールド機器は他の機器へ２線式プロセス制御電流ループにより接続されることが多い。例えば、多くのフィールド機器が単一の２線式制御ループを介してプロセス制御室へ接続可能である。さらに追加して、もしくは別方式として、プロセス制御ループは機器間の通信に用いるデジタル信号を伝達することが可能である。デジタル通信するフィールド機器は選ばれた機器に対して選択的に応答し通信することができる。さらに、こうした機器は診断および／または警告のような追加的な信号を発生することもできる。
【０００６】
フィールド機器の中には無線技術を導入することで、上述の２線式通信ループに追加してもしくは別方式として、他の監視機器および制御機器と通信できるようにするものもある。有線通信に依存しないフィールド機器は導線を備えておく必要がないため、無線通信技術によってフィールド機器の実装が簡略化されるという利点が生まれる。フィールド機器の中には、フィールド機器に設けられ伝達信号を増幅する無線通信回路と通信する取付アンテナを有するものもある。
【０００７】
本願発明はアンテナから電気的に分離された無線通信回路を用いる無線通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一つの実施形態では、産業プロセス制御システムにおけるフィールド機器であって無線通信回路を有するものが説明される。フィールド機器は電気的に接地されたハウジングと、ハウジング内に設置される電子回路とを含む。電子回路は無線通信回路を含む、電子回路はフィールド機器のハウジングから電気的に分離されている。フィールド機器はまた、シールドを有する導線を介して無線通信回路と通信するアンテナを含む。導線のシールドはフィールド機器のハウジングに接地されている。
【０００９】
また別の一つの実施形態では、産業プロセス制御システムにおける他のフィールド機器が開示される。フィールド機器は、ハウジング内に設置された電子回路と電気的に接地されているハウジングを含む。電子回路は感知したプロセスパラメータもしくは変数を示す信号を発生するように構成される。無線通信機器が電子回路と電気的に接続され、アンテナがハウジングに取り付けられる。フィールド機器はさらに、無線通信機器に接続された第１の巻線とアンテナに接続された第２の巻線とを有する変圧器を含む。
【００１０】
フィールド機器の通信方法が説明され、この方法にはハウジング内に設置されハウジングから電気的に分離される無線通信機器を用意するステップが含まれる。無線通信機器はリモート機器との間で情報を送受信するために用いられる。この方法にはさらにハウジングにアンテナを取り付けるステップが含まれる。さらに、この方法には無線通信機器とアンテナの間に変圧器を配置するステップが含まれる。これらのステップの後、変圧器を介して無線通信機器とアンテナ間で信号が伝達される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】複数のフィールド機器を有するプロセス環境であって本願で開示する実施形態に係る無線式の電力供給および通信ユニットが特に有用となる環境を示すブロック図である。
【図２】図１に示す種類のフィールド機器の詳細を示すブロック図である。
【図３】図２に示す種類の典型的なフィールド機器であって、本願の一実施形態に係る、フィールド機器のハウジングから隔離されリモートの機器と通信する無線通信回路を含む電子回路を有するフィールド機器を示すブロック図である。
【図４】図２に示す種類のフィールド機器であって、本願の別の一実施形態に係る、フィールド機器のハウジングから隔離された無線通信回路を含む電子回路を有するフィールド機器を示すブロック図である。
【図５】本願の一実施形態に係る、フィールド機器からリモートの機器への通信方法の詳細を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、フィールド機器１２ａ〜ｅを採用することができるプロセス環境１０のブロック図である。プロセス環境１０は、一つもしくはそれより多数のプロセスパラメータの監視、もしくは特定のプロセスの制御、が有益となる、例えば製造、精製、または他の多数の利用例を含む任意の産業環境である。各フィールド機器１２ａ〜ｅはプロセスにさらされており、プロセスに関連するプロセス変数もしくはパラメータ１４ａ〜ｅをそれぞれ検知することができ、また特定のフィールド機器がさらされている特定のプロセスのパラメータ１４ａ〜ｅの状態を示す信号を発生することができる。特定のフィールド機器がさらされることになりうるプロセスのパラメータもしくは変数の種類の例には、温度、圧力、流量、ｐＨレベルなどが含まれる。フィールド機器の中にはまた複数のプロセス変数にもさらされ、その変数を測定するように構成されるものもありうる。別方式として、またはさらに追加して、フィールド機器１２ａ〜ｅのうち任意のものが特定のプロセスの一つもしくはそれより多数の状態を制御してもよい。
【００１３】
図１に示すフィールド機器１２ａ〜ｅのそれぞれはリモート機器１６と無線通信できる機能がある。そのために、図示するように図１のフィールド機器１２ａ〜ｅはハウジング２０に接続されるアンテナ１８を有する。リモート機器１６は例えば制御室内に設置された機器や、携帯型機器や、その他のフィールド機器であってもよい。リモート機器１６は、フィールド機器１２ａ〜ｅのうち任意もしくは全ての機器から発せられた信号を受信して、プロセス環境１０の状態を監視および／または制御する任意の種類の制御機器もしくは監視機器を含む。
【００１４】
図２は、図１に示したフィールド機器１２ａ〜ｅに相当するフィールド機器１２の機能ブロック図であり、その一実施形態に従ってより詳細に示すものである。フィールド機器１２は、フィールド機器１２内の他の構成要素に電力を供給するパワーモジュール２２を含む。パワーモジュール２２には、フィールド機器１２内の各種機器に適切な電気信号レベルを提供できるものであれば任意の適用可能技術を利用してよい。例えば、パワーモジュール２２には周知の熱電対を採用し、ペルティエ効果を用いて異なる温度間から電力を発生するようにしてもよく、パワーモジュール２２は熱電素子ダイオード、固体サーモジェネレータ、半導体熱電変換素子を含むが、これらに限定されるわけではない。別方式では、パワーモジュール２２は太陽電池を含んでいてもよい。その他の種類のパワーモジュールも利用可能である。例えば、オンボード内蔵型のパワーモジュール２２の代わりに、外部の電力供給源（図示せず）によってフィールド機器１２に電力信号を提供してもよい。
【００１５】
フィールド機器１２はまた図２に示すように、ハウジング２０内に設置される制御器２４と、変換器２６と、無線通信機器２８とを含む。同図に示すようにパワーモジュール２２は制御器２４と変換器２６と無線通信機器２８とのそれぞれに電力を供給する。一つの実施形態では変換器２６は、変換器２６がさらされているパラメータを測定するように構成される。別の実施形態では変換器２６は外部部品（図示せず）を制御するための出力信号を発生するようにしてもよい。制御器２４は変換器２６と通信し、変換器２６へ信号を送信かつ／または変換器２６から信号を受信する。制御器２４はまた無線通信機器２８に信号を送信し、これによって無線通信機器２８はリモート機器と情報通信できるようになる。
【００１６】
無線通信機器２８はプロセスに関する情報や機器に関する情報をリモート機器へ通信することができる。用途に応じて、無線通信機器２８は任意の適切な無線通信プロトコルに従って通信するよう調整してよい。無線通信プロトコルの例としてはIEEE 802.11b規格またはIEEE 802.19.4無線アクセスポイント規格のような無線ネットワーク技術、カリフォルニア州アーバインのリンクシス社(Linksys)の製作した無線ネットワーク機器、カリフォルニア州サンホセのエアリス・コミュニケーションズ・インコーポレーテッド（Aeris Communications Inc.）のマイクロバースト（Microburst 登録商標）のようなセルラー方式もしくはデジタルのネットワーク技術などが含まれる。他の例としては超広帯域無線、自由空間光通信（free space optics）、移動通信グローバルシステム（GSM）、汎用パケット無線システム（GPRS）、符号分割多重接続（CDMA）、スペクトル拡散技術、赤外線通信技術、SMS（ショートメールサービス／テキストメッセージング）、もしくはその他の任意の適切な無線技術が含まれる。さらに、周知のデータ衝突回避技術であって、各種無線が同時作動する領域内でも複数多種の機器ユニットが共存できるようにする技術を採用してもよい。こうした衝突回避方法には異なる無線周波チャネルおよび／または拡散スペクトル技術の利用が含まれる。
【００１７】
無線通信機器２８はまた、複数の無線通信方法を利用するための変換器を含んでいてもよい。例えば、第１の主要な無線通信はGSMやGPRSといったような比較的長距離の通信方法によって実施し、第２のもしくは付加的な通信方法をユニット機器近くの技術者もしくは作業員向けに例えばIEEE 802.11b規格またはブルートゥース(Bluetooth)を利用して提供してもよい。
【００１８】
無線通信モジュールの中には全地球測位システム(GPS)を利用できる回路を含むものがあってもよい。モバイル機器がリモート位置にある個別のフィールド機器１２を見つけることを可能とするにあたって、フィールド機器１２におけるGPS採用は都合がよい。しかし、その他の技術に基づく位置検出法を用いても構わない。
【００１９】
図２に示すフィールド機器１２は無線通信機能を備えるように描かれ、結果として有線通信機能を除外して描かれている。別の実施形態として、フィールド機器１２はまた、その他のフィールド機器やディスプレイやその他の監視もしくは管理機器といったような他のリモート機器と有線通信プロトコルを介して通信する機能を備えていてもよい。例えば、フィールド機器１２は２線式プロセスループ（図示せず）を用いて機器と通信するよう実装されていてもよい。利用しうるプロセス制御ループの例には、アナログ4-20mA通信や、HART(登録商標)(Highway Addressable Remote Transducer)標準のようなアナログとデジタル両方の通信を含むハイブリッド方式のプロトコル、またFOUNDATION(商標)フィールドバス標準のような全デジタル式のプロトコルがある。無線技術を利用しないレガシー機器と通信する場合に、フィールド機器１２内にこうした有線通信機能を一体化しておくと都合がよい。さらに、場合によってはこうした有線通信プロトコルはフィールド機器１２に電源供給手段を提供することになり、フィールド機器１２内の電子部品のいくつかもしくは全てに対して電力供給できる。
【００２０】
図３に、本願の一実施形態に係るフィールド機器１００のブロック図を示す。フィールド機器１００は、記号１０４を付して示されているように電気的に接地されたハウジング１０２を含む。回路ボード１０６がハウジング１０２内に設置される。回路ボード１０６上に電子回路１０５が設置される。電子回路１０５は、（図３において"+"で示される）高電圧側基準端子と、(記号１０７で示されるように)ハウジング１０２から電気的に隔離された（"-"で示される）低電圧側基準端子とを有する電源１０８を含む。電源１０８は、上述部分で検討したパワーモジュールのうちの一つといったように、任意の適用可能な電源を用いてよい。電源１０８は図示されているように、制御器１１０と、変換器１１４と、メモリ１１６と、無線通信機器１１８とに電力を供給する。変換器１１４と、メモリ１１６と、無線通信機器１１８との各々は制御器１１０と通信し、また接地記号１０７で示されるようにハウジング１０２から電気的に隔離されている。
【００２１】
変換器１１４および無線通信機器１１８は一実施形態においては上述の変換器２６および無線通信機器２８と同一もしくは同様の機器である。制御器１１０はメモリ１１６にアクセスしてデータにアクセスし記憶したり、実行命令を受け取ったり、その他の同様な種類の機能を実行する。メモリ１１６は図３に示すように制御器１１０から物理的に分離されている。しかし、メモリ１１６は制御器１１０と物理的に一体となっていてもよい。メモリ１１６は任意の適切な種類のメモリであってよく、揮発性メモリ（ランダムアクセスメモリなど）や、不揮発性メモリ（フラッシュメモリやEEPROMメモリなど）や、それらの任意の組み合わせを含む。
【００２２】
上述の検討のように、メモリ１１６は制御器１１０へのプログラム命令や、フィールド機器１００用の任意の適切な管理用オーバーヘッドデータを保存していてもよい。例えば、メモリ１１６はフィールド機器１００の固有識別子を保存し、フィールド機器１００が無線通信で送信された他のメッセージの中から自身へと向けて無線通信で送信されたメッセージを識別できるようにしてもよい。典型的な識別子としてはMAC(Media Access Controller)アドレスや、電子シリアル番号(ESN, Electronic Serial Number)や、国際電話番号や、IP(Internet Protocol)アドレスなどがある。さらに、メモリ１１６は他のフィールド機器に関する情報を含んでいてもよく、そのような情報には他のフィールド機器の固有識別子や、構成や、機能などがある。
【００２３】
制御器１１０は無線通信機器１１８と通信し、無線通信機器１１８は図示しているように、上記でリモート機器と通信するとして議論した無線通信機器２８と同一もしくは同様である。無線通信機器１１８は図示のようにアンテナ１２０に機能可能なように接続され、アンテナ１２０は他の機器との無線通信信号の送受信をまかなう。機能可能なように接続するということの本質については後述で詳細に述べる。アンテナ１２０はコネクタ１２２を通してハウジング１０２に取り付けられる。コネクタ１２２は一実施形態においては、アンテナ１２０がコネクタ１２２に取り付けられている場合にアンテナ１２０と通信する第１の導体（図示せず）と、フィールド機器１００のハウジング１０２に電気的に接地される第２の導体とを有する。コネクタ１２２はまた一実施形態においては、パネルマウント型コネクタでハウジング１０２に取り付けられ、ハウジングのどちら側の面からでもBNCコネクタと接続可能である。さらに別実施形態では、他のコネクタを用いてもよい。
【００２４】
回路ボード１０６はまた好ましくは絶縁変圧器１２６を備える。絶縁変圧器１２６は第１の巻線１２８および第２の巻線１３０を有する。絶縁変圧器１２６の第１の巻線１２８は、図示するように電子回路１０５の無線通信機器１１８に接続される第１の端子１４０と、電源１０８の低電位側に接続される第２の端子１４２とを有する。第２の端子１４２は図３に示すように無線通信機器１１８内を通じて電源の低電圧側へ接続してもよいし、またはその代わりに無線通信機器１１８の外部から電源の低電圧側へ接続してもよい。いずれにせよ、第１の巻線１２８はハウジング１０２から電気的に隔離されている。
【００２５】
第２の巻線１３０は好ましくは導線１２４に接続される。他の種類の導線を用いてもよいが、一実施形態においては電気伝導体１２４は同軸ケーブルである。第２の巻線１３０の第１の端子１４４は導線１２４のメイン導線１３２に接続される。第２の巻線１３０の第２の端子１４６は図示しているように導線１２４のシールド１３４に接続される。そして導線１２４はコネクタ１２２に取り付けられ、結果として絶縁変圧器１２６の第２の巻線１３０は導線１２４のメイン導線１３２を介してアンテナ１２０に接続されることとなる。シールド１３４はコネクタ１２２の第２の導線を通じてハウジング１０２に接続される。こうして、第２の巻線１３０の第２の端子１４６は記号１０４で示されるようにハウジング１０２に接地されることとなる。
【００２６】
このようにして、たとえ無線通信機器１１８とアンテナ１２０とが電気的に隔離されていようとも、図示するように絶縁変圧器１２６を通じて無線通信機器１１８とアンテナ１２０との間で信号が伝達される。一実施形態においては、第１の巻線１２８と第２の巻線１３０との巻線比は約１：１である。他の実施形態として、第１および第２の巻線１２８および１３０の巻線比はその他任意の比率でアンテナを様々なインピーダンスで利用できるようにしてもよい。
【００２７】
図３においては第２の巻線１３０の第２の端子１４６はシールド１３４に直接接続されているように示してあるが、これは単に概略的に示す目的でそのように示してあるという点をよくよく認識すべきである。回路ボード１０６はSMA(sub miniature series A)コネクタといったコネクタを備えていて、第２の巻線１３０の第１の端子１４４および第２の端子１４６を片側に、導線１２４をもう片側に取り付けるようにしてもよい。さらに、アンテナ１２０はコネクタ１２２に直接取り付けられているように図示してあるが、アンテナ１２０はフィールド機器１００からリモートで設置してもよいことを認識すべきである。例えば、フィールド機器１００に容易に取り付けられるようなものよりも重いアンテナを用いるため、リモート設置が望ましいこともありうる。さらに、指向性アンテナを取り付ける場合アンテナの位置調整を効果的に行うのに、リモート設置が有利であることもありうる。アンテナをリモート設置するのが効果的である場合、同軸ケーブルといったような導線（図示せず）をアンテナとコネクタ１２２とに接続して、リモート設置されたアンテナを第２の巻線１３０に電気的に接続することができる。
【００２８】
図４に別の一実施形態に係るフィールド機器２００の模式図を示す。フィールド機器２００はハウジング２０２を含み、ハウジング２０２内には回路ボード２０６が設置される。電子回路２０５が回路ボード２０６上に設けられている。電子回路２０５は制御器２１０を含む。電子回路２０５はまた好ましくは電源２０８を含み、電源２０８は高電圧側および低電圧側の基準端子（それぞれ"+"および"-"で識別されている）を有し、制御器２１０へ電力供給し、記号２０７で示されているようにハウジング２０２から隔離されている。電子回路２０５はさらに変換器２１４、メモリ２１６および無線通信機器２１８を含み、これらは全て電源２０８から電力を受け取り、制御器２１０と通信し、ハウジング２０２から電気的に隔離されている。これらの構成要素の動作はフィールド機器１００に関して述べた上記の動作と同様である。無線通信機器２１８は電気信号を伝えるのに適した導線を有する同軸ケーブル２２４もしくはその他の類似機器に接続される。そして同軸ケーブル２２４およびその他の類似機器がさらに絶縁変圧器２２６に接続される。
【００２９】
絶縁変圧器２２６は図示しているように回路ボード２０６上には設置されていない。絶縁変圧器２２６は第１の巻線２２８を含み、第１の巻線２２８はケーブル２２４を通じて無線機器２１８に接続される。第１の巻線２２８の第１の端子２４０は図示のとおりケーブル２２４の第１の導線２３２に接続される。第１の巻線２２８の第２の端子２４２は図示のとおりケーブル２２４の第２の導線２３４に取り付けられる。ケーブル２２４の第１の導線２３２は無線機器２１８に接続される。第２の導線２３４は電源２０８の低電圧側基準端子に接続され、この接続は図４に示すように無線通信機器２１８の外部で行われるか、また別実施形態では無線通信機器２１８を介して行われる。いずれにせよ、第１の巻線２２８はハウジング２０２から隔離される。導線１２４に関して上述したように、ケーブル２２４には同軸ケーブルを用いてもよく、その場合第１の導線２３２がケーブル２２４のメイン導線であり第２の導線２３４はシールドである。
【００３０】
絶縁変圧器２２６はまた第２の巻線２３０を含み、第２の巻線２３０はコネクタ２２２に接続され、ハウジング２０２と電気的に接続している。アンテナ２５０はコネクタ２２２を介して第２の巻線２３０と接続されている。第２の巻線２３０は模式的に示すという目的上、グランド２０４に直接取り付けられているように図示してある。第１および第２の端子２４４および２４６は各々コネクタ２２２に取付可能であり、コネクタ２２２の片方の導線はハウジング２０２と電気的に接続している。
【００３１】
フィールド機器２００はさらに避雷器２５２を備え、避雷器２５２はコネクタ２２２とアンテナ２５０との間に設置されている。一実施形態においては、避雷器はMaxrad社製造のモデルLP24RPCの避雷器であり、この製品はハウジング２０２のグランドに電位基準を取るガス放電管を利用する。別の実施形態では、任意の適切な避雷器を用いてもよい。図３に示すフィールド機器１００は避雷器を備えていない。このような避雷器は、本願発明実施形態の精神および範囲から逸れることなくフィールド機器１００に追加またはフィールド機器１００から除去することができる。
【００３２】
上述の各実施形態においてはフィールド機器内に配置された回路ボードに一体で取り付けられた無線通信機器が含まれていたが、他の実施形態も検討される。例えば、２線式プロトコルを有するフィールド機器に追加で、フィールド機器から入力を受け取り他のリモート機器への無線通信するような無線通信機器を取り付けてもよい。こうした追加型の機器（図示せず）は無線通信機器とアンテナの間に配置され追加型機器のハウジングに接地される絶縁変圧器を備える無線通信機器を含んでいてもよい。
【００３３】
図５に無線通信を利用してフィールド機器から他の機器へ情報を通信する方法３００を示す。ブロック３０２では、フィールド機器１００のようなフィールド機器に、フィールド機器のハウジングから隔離された無線通信回路が設置される。次にアンテナがフィールド機器に取り付けられる。アンテナはハウジングに接地される。これらはブロック３０４で表される。フィールド機器へのアンテナ取付ステップは、フィールド機器に設置されるコネクタとアンテナとの間に配置する避雷器を取り付けるステップを含んでいてもよい。
【００３４】
フィールド機器に無線通信回路およびアンテナが設置され、他のリモート機器と通信できるようになると、図に示すとおりフィールド機器はプロセスパラメータを測定する。このステップはブロック３０６で表される。そしてブロック３０８で表されるように、フィールド機器はアンテナを介してパラメータを表している信号を伝達する。アンテナにより放出される信号は無線周波信号であってもよい。別実施形態として、上述した各種の信号を任意数用いてもよい。
【００３５】
以上で開示した実施形態により数々の利点がもたらされる。例えば、高感度な測定を行うことを目的としたフィールド機器がフィールド機器のハウジングから隔離された特定の測定回路を有することとなる。よって、フィールド機器のハウジングと共通電位のグランドにおいて発生しうるグランドループによりこうした高感度測定が影響を受けることがない。さらに、アンテナと浮遊回路間にあるケーブルのシールドまたは類似器具へ誘起される不要な無線周波（RF）電磁界がハウジングの方に回避され、測定回路に影響を与えることがない。また、フィールド機器と情報通信のやりとりをするのに用いる標準的なアンテナを、ハウジングから隔離されているのではなくケースに接地されているコネクタに取り付けることがでる。さらに、上述の各種避雷器を採用することが可能であり、ハウジングに接地できるため、避雷器の効果が高められることとなる。
【００３６】
本発明は実施形態に焦点を当てて行われたが、当業者には本発明の精神および範囲から逸れることなく形式および詳細の変更が可能であることがわかるであろう。
【符号の説明】
【００３７】
１００、２００…フィールド機器
１０２、２０２…ハウジング
１０５、２０５…電子回路
１１８、２２８…無線通信機器、無線通信回路
１５０、２５０…アンテナ
１３４…シールド
１３２、２３４…導線
【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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【国際調査報告】
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