(57)【要約】  プロセス変数インジケータが提供される。プロセス変数インジケータは、プロセス変数とともに変化する電気特性を有するプロセス変数センサを含む。測定回路は、プロセス変数センサに結合され、電気特性に関する表示を提供するように構成される。プロセッサは、測定回路に結合され、表示に基づいてプロセス変数を計算し、複数の範囲のうちでいずれの範囲内にプロセス変数があるかを判定するように構成される。プロセッサは、プロセス変数と判定された範囲とに基づいて、ローカルな視覚的出力を生成する。プロセス変数を視覚的に示す方法がさらに提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス変数とともに変化する電気特性を有するプロセス変数センサと、
前記プロセス変数センサに結合され、前記電気特性に関する表示を提供するように構成された測定回路と、
前記測定回路に結合されたプロセッサであって、前記表示に基づいてプロセス変数を計算し、複数の範囲のうちでいずれの範囲内に前記プロセス変数があるかを判定し、前記プロセス変数と前記判定された範囲とに基づいて、ローカルな視覚的出力を生成するように構成された、プロセッサと、
を備える、プロセス変数インジケータ。
【請求項２】
前記プロセッサに結合されて、リモート装置と無線で通信する無線通信モジュールをさらに含む、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項３】
前記ローカルな視覚的出力を生成することが、アクチュエータと相互作用して、物理的インジケータの動きを生じさせるようにすることを含む、請求項２に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項４】
前記物理的インジケータに近接して配設され、前記複数の範囲を示す印を有するプレプリント面をさらに含む、請求項３に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記物理的インジケータを、第１の範囲内のプロセス変数差分に対して第１の量だけ移動させ、第２の範囲内の前記プロセス変数差分について、前記第１の量とは異なる第２の量だけ移動させる、請求項４に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項６】
前記物理的インジケータが、針を備える、請求項５に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項７】
前記針が、前記プロセス変数を示すように回転可能である、請求項６に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項８】
前記アクチュエータが、ステッパモータである、請求項３に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項９】
前記プロセス変数とは異なる状況を示すように構成された少なくとも１つの補助出力をさらに含む、請求項２に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１０】
前記状態が、低バッテリ状態である、請求項９に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１１】
前記状態が、過度のプロセス変数の発生を示す、請求項９に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１２】
前記プロセス変数が、プロセス流体圧力である、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１３】
前記プロセス変数センサが、ひずみゲージプロセス流体圧力センサである、請求項１２に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１４】
前記プロセス変数が、温度である、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１５】
前記プロセッサが、前記複数の範囲を示す情報を包含するメモリにアクセスするように構成される、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１６】
前記メモリが、各範囲境界に対する複数の閾値を含む、請求項１５に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１７】
前記プロセス変数インジケータに電力供給するように構成された内蔵バッテリをさらに含む、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１８】
前記プロセッサに結合され、前記ローカルな視覚的出力を提供するように構成されたグラフィカルディスプレイ装置をさらに含む、請求項１に記載のプロセス変数インジケータ。
【請求項１９】
プロセス変数情報を得ることと、
複数の範囲のうち、プロセス変数を包含する現在の範囲を判定することと、
アクチュエータに、前記プロセス変数情報と、前記プロセス変数を包含する前記現在の範囲とに基づいて、物理的インジケータを移動させることと、を含む、
プロセス変数を視覚的に示す方法。
【請求項２０】
前記アクチュエータに物理的インジケータを移動させることが、ステッパモータを、前記物理的インジケータの移動を生じさせるように作動させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
プロセス変数情報を得ることが、プロセス変数センサの電気特性を測定することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記プロセス変数情報を無線通信することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［背景技術］
プロセス変数、例えば圧力または温度を測定及び表示するための機械的計器は、産業界全体にわたって広く用いられている。これらの計器は、通常は、いかなる電力源も必要とせず、機械的手法を用いてそれぞれのプロセス変数を表示する。例えば、ブルドン管装置は、圧力に曝されたブルドン管内部の圧力変化に直接応じて、針の動きを生成する。同様に、温度測定装置は、温度変化に対する感度が高いバイメタル片に結合された針を有する。これらは、今日のプロセス設置において存在し続ける、遍在する機械的装置の単なる２つの例である。その機械的性質によって、これらの装置は、電力障害によって影響されることがなく、また生産し配備するのに比較的安価である。
【０００２】
近年、超小型電子部品のコストは低下しているため、現在上記で列記した機械的プロセス変数測定及びディスプレイ装置とコストベースで競争する能力がある。しかしながら、産業界は、概して機械装置の能力及び価格を認識している。したがって、電子部品を採用する新しい装置が競争することを試みる場合、それらは概して同様かまたはより少ないコストでさらなる特徴を提供しなければならない。そのような電子装置がこれを行っている１つの方法は、機械的変換装置のディスプレイ全体を模倣することによるものである。例えば、機械的なゲージ計器のための電源内蔵型光学検出器が、米国特許出願公開番号第２０１４０２３９１５１Ａ１号に提供されている。この装置は、いくつかの電子部品を採用している一方で、全体としてブルドン管ゲージの外観を模倣している。
【０００３】
上述の記載は、単に一般的な背景情報のために提供され、クレームされた主題の範囲を判定する助けとして用いられることは意図されていない。
【発明の概要】
【０００４】
プロセス変数インジケータが提供される。プロセス変数インジケータは、プロセス変数とともに変化する電気特性を有するプロセス変数センサを含む。測定回路は、プロセス変数センサに結合され、電気特性に関する表示を提供するように構成される。プロセッサは、測定回路に結合され、表示に基づいてプロセス変数を計算し、複数の範囲のうちでいずれの範囲内にプロセス変数があるかを判定するように構成される。プロセッサは、プロセス変数と判定された範囲とに基づいて、ローカルな視覚的出力を生成する。プロセス変数を視覚的に示す方法がさらに提供される。
【０００５】
本要約は、以下の詳細な説明でさらに説明される概念の選択を、簡略化された形式で取り入れるために提供される。本要約は、クレームされた主題の主要な特徴または不可欠な特徴を特定することは意図されておらず、クレームされた主題の範囲を判定する助けとして用いられることも意図されていない。クレームされた主題は、背景で言及されたいずれかまたはすべての不利点を解決する実施に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施例によるプロセス変数インジケータの概略図である。
【図２】本発明の別の実施例によるプロセス変数インジケータの概略図である。
【図３】本発明の一実施例によるプロセス変数インジケータのブロック図である。
【図４】本発明の一実施例による、範囲境界に対する複数の閾値を有するプロセス変数インジケータの概略図である。
【図５】本発明の一実施例による、プロセス変数を測定し示す方法の概略図である。
【図６】本発明の別の実施例による、プロセス変数インジケータの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
機械的なプロセス変数測定及びディスプレイ技術は、概してそれらの能力において、基礎的な機能性を超えるあらゆる特徴を提供することが制限される。対照的に、電子部品を使用する新しいプロセス装置は、それらの機械的同等物と比較して、多数の新しい特徴を提供することができる。本発明の実施例によれば、プロセス変数ディスプレイ装置と併用してプロセス変数を検知するために設けられるプロセス変数検知コンポーネントは、エンドユーザによって必要とされるものをはるかに超えるプロセス変数の検知範囲を有し得る。例えば、０〜２００ｐｓｉの間の圧力を検知するための装置をオーダーするユーザは、０〜８００ｐｓｉの間の圧力を正確に検知することができる圧力測定カプセルまたはコンポーネントを受け取り得るが、これは、単にそれが特定の範囲についてもっとも適切な検知装置であるためである。しかしながら、０〜２００ｐｓｉの間の動作範囲のエンドユーザ要求によって、製造者は、装置の面に関して、０〜２００ｐｓｉの間隔で一定に配置された圧力を示す装置にプリント面板を設ける。圧力が２００ｐｓｉのマークを超えると、針は単に、２００ｐｓｉのマークを超えて延伸することによって過剰圧力を示す。しかしながら、装置自体が０〜８００ｐｓｉの圧力を正確に検知することが可能であるかもしれないため、重要な情報が、ユーザ指定の範囲上限を超えてユーザに表示されることができる可能性がある。
【０００８】
本発明の実施形態は、概して、プロセス変数測定表示装置の面上に、２つ以上のプロセス変数範囲を設ける。第１の範囲は、ユーザ指定の動作範囲に一致する。上述の例では、これは０〜２００ｐｓｉの範囲である。第２の範囲は、ユーザ指定の範囲を超えた、装置の有効測定範囲に対応する。上記で与えられた例では、この付加的な範囲は、２００〜８００ｐｓｉに及ぶ。この付加的な範囲は、ディスプレイの小さな円弧上に設けられることができる。針が８００ｐｓｉのマークを超えた場合、装置は、単に過剰圧力を示すことができる。
【０００９】
図１は、本発明の一実施例によるプロセス変数インジケータの概略図である。図１に示された例では、装置１００は、プロセス継手１０２に結合されたプロセス流体の圧力を示す。プロセス流体の圧力は、圧力センサまたは圧力検知カプセル等の圧力検知コンポーネントにおける変化を生成する。そして、検出された圧力は装置１００の面１０６をわたって放射状に動く物理的な針１０４の動きと相関する。このように、０〜２００ｐｓｉの間の圧力読み取りは、ほぼ一定の角度間隔で行われる。したがって、この第１の間隔の内部の所与の圧力変化について、針は、第１の角度変化を通して動く。例えば、２０〜１００ｐｓｉの圧力変化（８０ｐｓｉの差分）は、約９０度の針の角度的移動を生成する。しかしながら、２００ｐｓｉを超えて最大８００ｐｓｉまで、はるかに小さい角度間隔が用いられる。この範囲において、圧力は、ユーザ指定の動作範囲を超えるが、装置１００は、規模圧力の表示の提供に依然として有効である。この範囲において、所与の圧力変化は、針が第１の動作範囲内にあるときよりも著しく小さな針の角度的移動を生成する。加えて、圧力が８００ｐｓｉを超えるケースでは、針は、８００ｐｓｉのマークを超えて時計回りに動いて過剰圧力を示す。このように、図１に示された実施形態は、その面上に示された複数の範囲で動作する物理的インジケータを有するプロセス変数測定及びディスプレイ装置である。
【００１０】
図２は、本発明の別の実施例によるプロセス変数インジケータの概略図である。図２に示されるように、装置１２０は、図１に示された実施形態に非常に似ているプロセス継手１０２を有する。さらに、装置１２０は、プロセス変数を示すために用いられる面１０６及び物理的インジケータ（針１０４）をさらに含む。しかしながら、図２に示されるように、３つの別個の範囲が設けられる。０〜４００ｐｓｉの間のプロセス流体圧力の範囲は、範囲１２２内に位置付けられている針１０４によって示される。加えて、４００〜６００ｐｓｉに及ぶ第２の範囲は、半径方向領域の大部分を網羅して示される。このように、この範囲は、面１０６上のマーク１２４〜マーク１２６に及ぶ。第２の範囲の上限（６００ｐｓｉ）を超えて、第３の範囲１２８は、針１０４が６００〜８００ｐｓｉの圧力を正確に示し続けることを可能にする。最終的に、圧力が８００ｐｓｉを超えると、針は、８００ｐｓｉのマークを超えて時計回りに動いて過剰圧力を示す。図２は、本明細書で説明された実施形態に対する顧客値の一例を図示する。顧客は、計器面の大部分を利用して、高解像度常圧を表示することができる。しかしながら、顧客はまた、正常な動作圧力範囲よりも高いかまたは低い異常な圧力に対する可視性を有する。
【００１１】
図３は、本発明の一実施例によるプロセス変数インジケータのブロック図である。装置１００は、装置１００内部に配設されたプロセス変数センサ１３０に、液体または気体等のプロセス流体の圧力を伝達するように構成されたプロセス入口１０２を含む。装置１００がプロセス流体圧力を検知する実施形態では、プロセス変数センサ１３０は、圧力センサである。例えば、圧力センサ１３０は、変形可能なダイヤフラムまたはプロセス流体圧力に応じて変形する他の好適な構造に取り付けられたひずみゲージであってもよい。そして、この変形は、ひずみゲージの抵抗に変化する。抵抗は、プロセス流体圧力を検出するために、装置１００内部の回路によって測定される。
【００１２】
同様に、プロセス変数が温度である実施形態では、プロセス変数センサ１３０は、任意の好適な温度検知装置、例えば抵抗温度装置（ＲＴＤ）、熱電対、サーミスタ、または他の好適な装置であってもよい。理解できるように、本発明の実施例によるプロセス変数センサ１３０のために、任意の好適な検知機構を用いることができる。しかしながら、概して、プロセス変数センサ１３０は、対象となるいくつかのプロセス変数とともに変動する電気特性を有する。プロセス変数の例は、圧力、温度、流れ、水位、ｐＨ等を含む。
【００１３】
装置１００は、プロセス変数センサ１３０に結合された測定回路１３２を含む。測定回路１３２は、周知のアナログ・デジタル変換器に加えて、任意の好適な増幅及び／または線形化回路を含み得る。測定回路１３２は、プロセッサ１３４に対するプロセス変数センサ１３０の電気特性のデジタル表示を提供する。プロセッサ１３４は、測定回路１３２と相互作用して、ローカルなディスプレイ１３８に好適な出力に加えて、任意の補助的出力１４２を提供する、任意の好適な電気コンポーネントであり得る。一実施形態では、プロセッサ１３４は、マイクロプロセッサを含む。プロセッサ１３４は、その範囲内でローカルな表示が提供される複数のプロセス変数範囲に関する情報を記憶する不揮発性メモリ１３６に結合されるか、またはそれを含む。いくつかの実施形態では、プロセッサ１３４、測定回路１３２及びメモリ１３６は、単一の集積回路または特定用途向け集積回路上で組み合わせられてもよいことに留意されたい。プロセッサ１３４は、測定回路１３２と相互作用して、プロセス変数センサの電気特性のデジタル表示を受信し、デジタル表示に基づいて、プロセス流体圧力またはプロセス流体温度等のプロセス変数を算出する。
【００１４】
そして、プロセッサ１３４によって算出されるかまたは得られたプロセス変数は、インジケータ１３８を介して装置１００によってローカルに示される。一実施形態では、インジケータ１３８は、装置１００のディスプレイ面上で動くようにされた物理的構造体である。図１に示された例では、インジケータ１３８は、装置１００の面１０６をわたって回転移動して圧力を示す針１０４を含む。インジケータ１３８は、アクチュエータ１４０と相互作用するプロセッサ１３４によって、プロセス変数を示すために、物理的に動くようにされる。アクチュエータ１４０は、プロセッサ１３４から１つ以上の信号を受信し、関連付けられた動きを生成することができる任意の好適なコンポーネントであることができる。一実施形態では、アクチュエータ１４０は、市販のステッパモータであってもよい。しかしながら、多種多様な他の好適な移動システムを、本明細書で説明された実施形態に従って使用することができる。図３に示された例では、１つ以上の補助出力１４２が、プロセッサ１３４にさらに結合される。これらの出力１４２は、任意の好適な形式を取ることができるが、概して装置１００の面１０６に近接した１つ以上のＬＥＤの形式で設けられる。これらの補助出力は、低バッテリ等の単なる状態、範囲をオーバーした変数の検出、例えば過剰圧力または温度、または任意の他の好適な状態を示すことができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、装置１００は、プロセッサ１３４に結合された無線通信モジュール１４４をさらに含み得る。無線通信モジュール１４４は、好ましくは無線伝送を送受信するための無線送受信機または無線トランスポンダである。代替的に、無線通信モジュール１４４は、無線トランスミッタのみを含んでもよい。無線通信モジュール１４４は、プロセッサ１３４が１つ以上のリモート装置と通信することを可能にすることができる。一実施形態では、無線通信モジュール１４４は、無線プロセス通信プロトコル、例えばＩＥＣ６２５９１による無線通信を提供することができる。そのような通信は、プロセス変数情報に加えて、任意の補助情報の提供を含むことができる。さらに、インジケータ１３８によって容易に提供されない付加的な情報及び／または補助出力１４２もまた、無線通信モジュール１４４を介して提供されることができる。そのような情報は、さらに高度な診断情報、構成情報等を含むことができる。
【００１６】
図３は、バッテリモジュール１４６によって電力共有されている装置１００を示す。バッテリモジュール１４６は、交換可能かまたは交換可能でないバッテリセルを用いた任意の好適なバッテリ技術を使用することができる。
【００１７】
上述したように、本発明の実施形態は、概して内蔵バッテリに依拠して、プロセス変数を測定する回路のみならず、物理的インジケータ１３８を動かすアクチュエータ１４０にも電力供給する。このように、電気エネルギの変換は、どのぐらいの間装置が交換バッテリを必要とすることなく機能するかに直接影響するため、非常に重要である。必要以上の電気エネルギ量が消費される可能性がある１つのシナリオは、範囲間の境界を超えるような物理的インジケータの動きである。いくつかの状況では、物理的インジケータが実質的に範囲境界に位置している場合、アクチュエータ１４０は、任意の有用な利点を提供することなく、貴重な電気資源を消費し得るジッタまたは他の同様の動きに耐えることができる。
【００１８】
アクチュエータジッタの発生を低減させるために、本発明のいくつかの実施形態は、境界遷移ごとに一対の閾値を含む。図４に示された実施形態では、範囲境界遷移は、２００ｐｓｉで生じる。このように、インジケータ１３８（針１０４）は、プロセス流体圧力が０〜２００ｐｓｉの間であるとき、針１０４の半径方向位置と面１０６との間の第１の関係で動く。プロセス流体圧力が２００ｐｓｉに達すると、異なる動きの関係が提供される。このように、線１５０〜１５２で示された範囲内に、さらに４００ｐｓｉが示される。プロセス流体圧力が２００ｐｓｉに達すると、プロセッサ１３４は、アクチュエータ１４０を、測定された圧力変化ごとに数度動かす。２００ｐｓｉでのアクチュエータジッタの可能性を低減させるために、装置１００は、第１の閾値１５４と、第１の閾値１５４よりも高い第２の閾値１５６とを含む。第２の閾値１５６は、圧力が増大しているとき、メモリ１３６内のプロセッサ１３４によって参照される閾値である。逆に、いったん第２の圧力範囲に到達すると、プロセッサ１３４は、圧力が第１の閾値１５４まで低下したときの第１の圧力範囲にもう一度切り替わる。このように、可能性のあるアクチュエータジッタが取り除かれる。閾値１５４と１５６との間の距離は、用途に基づいて所望のように設定されることができる。しかしながら、メモリ１３６内部の単一の範囲境界に対して一対の閾値を設けることは、この利点を提供する。
【００１９】
図５は、本発明の一実施例による、プロセス変数を測定し示す方法の概略図である。方法２００は、ブロック２０２で開始し、ここでプロセス変数センサを用いて、プロセス変数が測定される。プロセス変数の測定は、アナログ・デジタル変換器を、プロセス変数の変化に応じて変動する電気特性を有するプロセス変数センサと相互作用させることを含む任意の好適な方法で行われることができる。次に、ブロック２０４において、測定されたプロセス変数が、複数の可能性のあるプロセス変数範囲のうちの１つに含まれるかが判断される。上述されたように、範囲は、０〜２００ｐｓｉ、２００〜６００ｐｓｉ、０〜１００°Ｃ等を含むことができる。いったん測定されたプロセス変数についての範囲が判定されると、特定された範囲内でプロセス変数を示すために適切な物理的動きが計算され、物理的インジケータを動かすために、好適なアクチュエータ、例えばアクチュエータ１４０（図３に示される）に提供される。このことは参照番号２０６に示される。加えて、任意の好適な付加的出力を、装置によってローカル２０８に、またはリモート２１０で、もしくは両方で提供することができる。ローカルな表示の例は、１つ以上のＬＥＤ、可聴アラームまたは表示、またはプロセス変数の英数字表示を含む。リモート表示の例は、無線で、例えば無線通信モジュール１４４を介して、任意の好適な装置に伝達されるアラーム及び／またはプロセス変数情報を含む。この測定及びディスプレイプロセスは、ループ２１２で示されるように継続する。
【００２０】
このように、説明された実施形態は、概して、これまで電子部品及び技術を用いた物理的かつ機械的なインジケータを模倣している。この本発明の実施例による装置の、従来の機械的なインジケータに対する類似性は、市場での採用を促進することが考えられる。この類似性は非常に大きいので、装置の面、例えば面１０６が、プレプリント表面であることは概して好ましい。このように、本明細書で説明された実施形態による付加的な範囲は、概して、装置に組み立てられた円形の面上にプリントされる。確かに、本発明の実施形態は、ディスプレイ自体が電子コンポーネントである場合に実践されることができる。
【００２１】
図６は、本発明の別の実施例による、プロセス変数インジケータの概略図である。装置３００は、装置１００（図３に示される）に類似した多くのコンポーネントを含み、同様のコンポーネントは同様に番号付けされている。図６に示された実施形態と図３のものとの間の主な差異は、図３のアクチュエータ１４０及び物理的インジケータ１３８が、図６のディスプレイ装置３０２に置き換えられていることである。ディスプレイ装置３０２は、面１０６とインジケータ１３８との両方を、両方の範囲情報を示し、プロセス変数に加えて任意の他の好適な情報を示す動的なインジケータを提供することができるグラフィカルディスプレイに置き換えている。例えば、ディスプレイ装置３０２は、グラフィカルディスプレイを介して、針１０４の画像バージョンを提供し得る。このように、範囲情報に加えて、針自体がグラフィカルディスプレイ３０２によって生成され得る。一実施形態では、ディスプレイ３０２は、市販の電子インク技術等の低電力ディスプレイである。しかしながら、当該実施形態は、ディスプレイ３０２が液晶ディスプレイ、または任意の他の好適なディスプレイ技術を含む場合に実践されることができる。確かに、比較的低電力を利用するディスプレイ技術は、それらがバッテリ１４６の寿命を保全する点で好ましい。
【００２２】
好ましい実施形態を参照して本発明を説明してきたが、当業者においては、本発明の本質及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細に変更がなされてもよいことが認識されよう。
【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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【図６】
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【国際調査報告】
2018518684.tif 000009
2018518684.tif 000010