能冗余的输入电路、具有至少一个输入电路的输入电路单元、和用于运行这种输入电路单元的方法技术

本发明专利技术涉及能冗余的输入电路、具有至少一个输入电路的输入电路单元、和用于运行这种输入电路单元的方法。本发明专利技术提出：一种具有第一输入电路(12)和冗余的第二输入电路(14)的输入电路单元(10)，其中每个输入电路(12、14)包含用于输送能从信号发送器(16)获得的测量电流(IM)的输入端(18、20)，其中测量电流(IM)在测量电阻(RM)上产生能够评估为测量值的电压降(UM)，其中，第一输入电路与第二输入电路(12、14)的并联连接引起测量电流(IM)到第一输入电路与第二输入电路(12、14)的分流，并且其中至少一个输入电路(12、14)具有用于补偿由于测量电流(IM)的分流造成的、在测量电阻(RM)上变小的电压降(UM)的装置(26)；一种能在这种输入电路单元(10)中运行的、能切换的输入电路(12、14)；以及一种用于运行这种输入电路单元(10)的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在下面被称为输入电路的、用于获取输入信号的电路。作为能冗余的输入电路，该输入电路实现了单独运行或者冗余运行，也就是与另外的输入电路一起运行，并且因此实现了非冗余地或冗余地获取相应的输入信号。本专利技术此外还涉及一种具有至少一个这种输入电路的输入电路单元，以及一种用于运行这种输入电路单元的方法。
技术介绍
输入电路和冗余的输入电路本身是公知的。在公知的输入电路中，经由固定为某个相应的测量范围设置的输入端实现对相应的输入信号的获取，在这些输入端上分别只能输送数字的或者模拟的输入信号。为了用于例如4到20mA的测量电流的模拟输入端的冗余而使用一种二极的输入电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供输入电路的另一种实施方式，尤其是能冗余的输入电路的另一种实施方式，以及具有至少一个这种输入电路的输入电路单元的另一种实施方式。就输入电路而言，该目的根据本专利技术利用权利要求1所述的特征得以实现。为此提出，输入电路具有用于输送能从信号发送器获得的、以测量电流的形式存在的输入信号的输入端、输入电阻以及测量电阻，其中，与输入电阻并联连接有能电驱控的开关，并且其中，测量电流在测量电阻上产生能评估为测量值的电压降。输入电路可以根据相应的运行模式能够作为二进制输入电路(Binaereingangsschaltung)或者作为电流输入电路运行，并且能据此切换。开关被设计用于根据相应的运行模式切换输入电路，并且相应地可以取决于运行模式地被驱控。在闭合的状态中，开关跨接输入电阻。输入电路因此变为低抗阻，从而使得模拟的电流测量(作为电流输入电路运行)成为可能。在断开的状态中，开关是无效的。输入电阻保持有效，与测量电阻一起构成分压器，并且分压器的中心抽头的电势可以为了识别输入信号的高电平或低电平而被评估(作为二进制输入电路运行)。同样地，为了输入电路的运行，输入电阻作为模拟的电压输入端起到限定通过测量电阻下降的电压(测量电压)和匹配测量范围情况的作用。根据本专利技术的输入电路以及具有至少一个这种输入电路的输入电路单元的优点在于，提供了一种比较简单的电路，其能够通过操作可电子驱控的开关可以在模拟的电流测量和模拟或数字的电压测量之间切换。通过这样的输入电路因此能够获取并评估输送的数字或模拟输入信号。通过驱控该开关可以让输入电阻短路。输入电路的输入端因此总体上变成低抗阻的，并且以这种方式能够利用输入电路也实现模拟的电流测量。一种具有可以通过开关跨接的电阻的输入电路同样是公知的。由DE102008043199A中公知了一种用于连接现场设备的I/O模块的电路。与根据本专利技术的能切换的输入电路相反，这种I/O模块只被设计用于模拟的电流测量，并且相应地，该I/O模块获取由现场设备提供的测量电流。此外，I/O模块还提供用于现场设备的供电电压，其取决于相应的测量电流进行设置。为了最小化I/O模块的为现场设备供电的电池的负荷，可以通过并联连接的开关来跨接并因此类似关断各个设计在I/O模块的测量分支里的电阻。当没有设置电流测量或HART通信时，以这种方式“关断”测量电阻或通信电阻。由WO2006/127373A中同样也公知了一种设计用于为现场设备供应运行电压的电路。该电路包括测量电阻和与之串联连接的、可调节的电压调节器，并且该电压调节器又包括放大器、齐纳二极管和两个组合形成达林登电路的晶体管。通过放大器实现基于相应的测量电流相应产生的电压的放大。该电路用于驱控齐纳二极管，并且后者用于驱控达林登电路。达林登电路作为电压调节器中的调节机构起作用，但是与在根据本专利技术的能切换的输入电路的情况中不同，达林登电路不起到基于不同的运行模式进行切换的作用。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求的内容。在此使用的引用关系通过相应的从属权利要求的特征示出主权利要求的内容的另外的设计方案。其不应该理解为放弃实现对引用的从属权利要求的特征组合的独立的、具体的保护。此外，就权利要求的设计而言，在更详尽地具体化从属权利要求中的特征时的出发点是，相应在前的权利要求中不存在这样的限制。最后要指出的是，在此提出的方法也可以根据装置的从属权利要求来改进，并且反之亦然。作为能切换的输入电路和包含在其中的能电子驱控的开关的特别的实施方式，可以考虑两个在达林登电路中组合的晶体管，其即使在控制电流很小的情况下也起到充分提高电流放大因子的作用，从而即使在控制电流很小而仅仅不明显地干扰测量电流的情况下，也能实现输入电阻的可靠的电跨接。在能切换的输入电路的另一种实施方式中，该输入电路在连接在相应的输入端上时包括具有接在前方的输入电阻的、用作分压器的、测量电阻的串联电路，其中，测量电阻接地。通过测量电阻接地的方式，在相应的输入电路内实现了测量电流的导出，而为此不需要另外的措施。输入电路因此可以作为单极的输入电路(具有所谓的“单极输入端”的输入电路)运行。这让相应的传感器机构能够更加轻松地在输入电路或者多个这种输入电路上接线，因为每次只需要放上一个导线。在此和接下来描述的能切换的输入电路可以考虑作为能冗余的输入电路与另外的(冗余的)能切换的输入电路共同运行。两个这种输入电路的组合在下面被称为输入电路单元。同样地，装置被称为输入电路单元，其允许容纳和/或连接至少两个这种输入电路，从而一定程度上作为用于至少一个输入电路的载体单元起作用。上述目的因此也利用具有权利要求4的特征的输入电路单元得以实现。为此提出，输入电路单元包括以像在此和接下来所描述的那样的输入电路的形式存在的第一子电路，并且以另外的这种输入电路的形式存在的、冗余的第二子电路可以与输入电路单元中的该第一子电路组合。每个子电路/输入电路都包括用于输送可以从外部的信号发送器获得的测量电流的输入端。测量电流引起可以作为测量值(输入信号)评估的、在测量电阻上的电压降，其中，两个输入电路的并联电路起到将测量电流分流到第一和第二输入电路上的作用，从而基本上扭曲了可以基于测量电流获取的测量值。为了补偿这种扭曲，至少一个输入电路具有用于补偿由于测量电流的分流造成的、在测量电阻上变小的电压降的装置。本专利技术的这个方面的优点在于，提供了一种比较简单的输入电路单元，其中组合或者能够组合两个在此和接下来所描述类型的输入电路，但是其也可以仅仅利用一个输入电路运行。两个输入电路，尤其是两个一样的或者至少功能等同的输入电路用作基本上可以相互独立运行的子电路，并且评估测量电流，该测量电流基于接在输入端上的电流或者接在输入端上的电势而流入输入电路。基于流入每个输入电路的测量电流，在两个输入电路冗余运行时造成的干扰得到补偿，从而使得由相应的输入电路和输入电路单元总体上输出的信号代表了由信号发送器输出的电参量和相应引起的测量电流的实际值。在输入电路单元的一种实施方式中，微控制器作为用于补偿由于测量电流的分流造成的、在测量电阻上变小的电压降的装置起作用，其中，借助于该微控制器可以起到在计算上校正测量值的作用，尤其是以将测量值乘以预设的或者能预设的因数的方式的计算校正。测量值与因数的乘法是可以轻松借助微控制器完成的措施。相应的因数作为预设的或者能预设的因数从数量上描述了测量电流在两个输入电路上的分流情况。在测量电流分流时，其中例如97％的测量电流流入第一输入电路12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能切换的输入电路(12，14)，所述输入电路具有用于输送能从信号发送器(16)获得的测量电流(IM)的输入端(18，20)、输入电阻(RE)以及测量电阻(RM)，其中，所述输入电路(12，14)根据相应的运行模式能够作为二进制输入电路或者作为电流输入电路运行，其中，能够取决于所述输入电路(12，14)的运行模式地电驱控的开关(S1)与所述输入电阻(RE)并联连接，其中，能驱控的所述开关(S1)在闭合状态中跨接所述输入电阻(RE)，并且其中，所述测量电流(IM)在所述测量电阻(RM)上产生能够评估为测量值的电压降(UM)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.26 DE 102014203429.91.一种能切换的输入电路(12，14)，所述输入电路具有用于输送能从信号发送器(16)获得的测量电流(IM)的输入端(18，20)、输入电阻(RE)以及测量电阻(RM)，其中，所述输入电路(12，14)根据相应的运行模式能够作为二进制输入电路或者作为电流输入电路运行，其中，能够取决于所述输入电路(12，14)的运行模式地电驱控的开关(S1)与所述输入电阻(RE)并联连接，其中，能驱控的所述开关(S1)在闭合状态中跨接所述输入电阻(RE)，并且其中，所述测量电流(IM)在所述测量电阻(RM)上产生能够评估为测量值的电压降(UM)。2.根据权利要求1所述的能切换的输入电路(12，14)，其中，能电驱控的所述开关(S1)以在达林登电路中组合的两个晶体管(T1，T2)的形式实现。3.根据权利要求1或2中任一项所述的能切换的输入电路(12，14)，具有所述输入电阻(RE)与所述测量电阻(RM)的串联电路，其中，所述测量电阻(RM)是接地的。4.一种输入电路单元(10)，具有以根据前述权利要求中任一项所述的能切换的第一输入电路(12)的形式存在的子电路，以及能与所述子电路组合的、以另外的根据前述权利要求中任一项所述的能切换的第二输入电路(14)的形式存在的冗余子电路，其中，所述第一与第二输入电路(12，14)的并...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·格里斯鲍姆，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE