公开了一种无线现场设备(100)。所述无线现场设备包括包壳(102)，
所述包壳(102)具有设置在其中的处理器(110)。电源模块(112)也可
以位于所述包壳(102)的内部，并耦合到处理器(110)。无线通信模块
(104)以可操作方式耦合到处理器(110)，并构造成采用射频信号进行
通信。天线(106，202)耦合到无线通信模块(104)。被安装到所述包壳
(102)的天线屏蔽器(116)由聚合物材料制成。天线屏蔽器(116)具
有室(124)，在所述室(124)内部包含天线(106，202)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于工业定位的具有天线和天线屏蔽器的无线现场设备
技术介绍
在工业装备中，控制系统用于监测和控制工业过程和化学过程等的总量(iiwentory)。典型地，所述控制系统采用现场设备实现这些功能，所 述现场设备被分配在工业过程中的关键位置上并由过程控制环耦合到控 制室中的控制电路。术语现场设备表示实现在所分配的控制中或过程 监测系统中的功能的任何设备，包括在工业过程的测量、控制和监测中所 使用的所有设备。现场设备被过程控制和测量工业为多种目的所使用。通常，这种设备 具有现场强化(field-hardened)包壳，以使得它们可以安装在室外各种相 对恶劣的环境中，并能够抵抗温度、湿度、振荡、机械冲击等的极端的气 候条件。这些设备通常还可以在相对低的功率下操作。例如，现场设备目 前能够接受其全部工作电力来自己知的4-20mA循环。一些现场设备包括换能器。换能器被理解为基于物理输入产生电输出 的设备，或者基于电输入信号产生物理输出的设备。典型地，换能器将输 入转换为具有不同形式的输出。不同类型的换能器包括各种分析装备、压 力传感器、热敏电阻、热电偶、应变计、流量变送器、定位器、致动器、 螺线管、指示灯及其它。典型地，每个现场设备还包括通信电路或者在过程控制环上的其它电 路，所述通信电路用于与过程控制室通信。在一些装置中，所述过程控制 环还被用于将经过调整的电流和/或电压传送给所述现场设备以便为所述 现场设备提供电力。传统地，模拟现场设备已经通过双线过程控制电流环耦合到控制室， 其中每个设备通过单个双线控制环耦合到控制室。典型地，在所述双线之 间维持压差，并对于模拟模式处于12-45伏特的电压范围内，而对于数字 模式处于9-50伏特的电压范围内。 一些模拟现场设备通过将在电流环中流 过的电流调制为与所感测到的过程变量成正比的电流来将信号发送给控4制室。其它的模拟现场设备可以在所述控制室的控制下通过控制流经所述 环的电流的幅度来实现动作。另外地，或可选地，所述过程控制环可以携 带用于与现场设备通信的数字信号。数字通信允许通信程度比模拟通信大 得多。另外，数字设备也不需要针对每个现场设备而进行单独布线。进行 数字通信的现场设备可以响应于所述控制室和/或其它现场设备，并与所 述控制室和/或其它现场设备进行选择性地通信。此外，这种设备可以提 供额外的信号，例如诊断和/或警报。在一些装置中，无线技术己经开始被用于与现场设备通信。无线操作 简化了现场设备的布线和设置。在工业定位中， 一种特定形式的无线通信被称为无线网格网络(wireless mesh networking)。这是一种相对新的通信 技术，其被证明在商业测量应用中能够实现低成本、电池供电和无线通信。 无线网格网络通常是短范围的无线通信系统，其采用低功率射频通信，且 通常不会以长距离、车间对车间、台对台或站对站的通信为目标。尽管本 专利技术的实施例主要参照无线网格网络通信进行描述，但是本专利技术的实施例 可普遍地应用于采用任意形式的射频通信的任何现场设备。通常，无线射频通信需要采用天线。在这种苛刻的工业环境中，天线 是相对脆弱的物理部件。另外，如果天线被损坏，则可能削弱与现场设备 本身的通信。如果用于外壳的天线密封件被损坏或劣化(例如被紫外曝光 或水解劣化)，则环境密封将失效并使得所述设备受损。提供与工业定位中的现场设备一起使用的结实的射频天线将提供更 具鲁棒性(robust)的无线现场设备通信，并对于工业过程测量和控制的
有益。
技术实现思路
公开了一种无线现场设备。所述无线现场设备包括包壳，在所述包壳 中设置有处理器。电源模块也可以位于所述包壳的内部，并被耦合到所述 处理器。无线通信模块以可操作的方式耦合到所述处理器，并配置用于采 用射频信号通信。天线被耦合到无线通信模块。天线屏蔽器(radome)被 安装到所述包壳，并由聚合材料制成。所述天线屏蔽器具有室，在所述室 内部包含所述天线。附图说明图l是根据本专利技术的实施例的无线现场设备的框图2是根据本专利技术的实施例的无线现场设备的示意图3是根据本专利技术的实施例的天线和天线屏蔽器组件的分解轴测图4是根据本专利技术的另一个实施例的天线和天线屏蔽器组件的分解轴测图。具体实施例方式图1是根据本专利技术的实施例的无线现场设备的框图。无线现场设备100 包括示意性表示为矩形盒的外壳102。然而，所述矩形盒并非要描述所述 外壳102的实际形状。无线通信模块104设置在外壳102内，并经由连接器 108电耦合到天线106。无线通信模块104也被耦合到控制器110以及电源模 块112。无线通信模块104包括可用于生成射频信号的任何适合的电路。取决于所述应用，无线通信模块104可以被适用于根据任何合适的无 线通信协议的通信，所述协议包括但不限于无线网络技术(例如IEEE 802. ll(b)无线接入点和无线网络设备，由的Linksys of Irvine建立)、 蜂窝或数字网络技术(例如由加利福尼亚的San Jose的Aeris Communications Inc.开发的Microburst⑧)、超宽带、全球移动通信系统 (GSM)、通用分组无线服务技术(GPRS)、码分多址(CDMA)、扩展频 谱技术、短消息服务/文字讯息(SMS)或者任何其它合适的射频无线技 术。此外，已知的数据冲突技术可以被应用以使得采用类似于无线通信模 块104的模块的多个现场设备可以共存，并在彼此的无线工作范围内进行 工作。这种冲突防止技术可以包括多个不同的射频通道和/或扩频技术。 附加地，通信模块104可以是商业上可获得的蓝牙通信模块。在如图l所示 的实施例中，无线通信模块104是在与天线106耦合的外壳102内的部件。控制器110耦合到无线通信模块104，并与无线通信模块104进行双向 通信。控制器110是能够执行至少一个指令以获得所要结果的任何电路或 布置。优选地，控制器110包括微处理器，但是也可以包括合适的支持电 路，例如板上存储器、通信总线等等。6无线通信模块104和控制器110中的每一个耦合到电源模块112。电源 模块112可以优选地将现场设备的工作所必须的所有电能供给到无线通信 模块104和控制器110。电源模块112包括能够将所存储的或所生成的电力 供给到无线通信模块104和控制器n0的任何设备。可以包括电源模块112 的设备的示例包括电池(可充电或不可充电)、电容器、太阳能电池阵、 热力发电机、基于振荡的发电机、基于风力的发电机、燃料电池等。替代 地，所述电源模块可以连接到双线过程控制环，并获得和存储用于无线通 信模块的电力。换能器H4耦合到控制器110，并将现场设备102与物理过程界面连接 (inerface)。换能器的示例包括传感器、致动器、螺线管、指示灯等。实 质上，换能器114是能够将来自控制器110的信号转换成物理表现(例如阀 的运动)的任何设备，或者是基于真实世界的条件(例如过程流体压力) 产生电信号给控制器110的任何设备。根据本专利技术的实施例，天线106被装入结实的(robust)聚合物的天线 屏蔽器116中，所述天线屏蔽器116在与外壳102实体上耦合。如在此所使 用的，天线屏蔽器表示一种用于无线电天线的外壳，其对于无线电波 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无线现场设备，包括： 包壳； 设置在所述包壳中的处理器； 与所述处理器耦合的电源模块； 与所述处理器以可操作方式耦合的无线通信模块，所述无线通信模块构造成采用射频信号通信； 天线，所述天线与所述无线通信模块 耦合； 天线屏蔽器，所述天线屏蔽器安装到所述包壳，并由聚合材料制成，并在其中具有室；以及 其中所述天线被设置在所述天线屏蔽器的所述室内。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.28 US 60/847,9011.一种无线现场设备，包括包壳；设置在所述包壳中的处理器；与所述处理器耦合的电源模块；与所述处理器以可操作方式耦合的无线通信模块，所述无线通信模块构造成采用射频信号通信；天线，所述天线与所述无线通信模块耦合；天线屏蔽器，所述天线屏蔽器安装到所述包壳，并由聚合材料制成，并在其中具有室；以及其中所述天线被设置在所述天线屏蔽器的所述室内。2. 根据权利要求l所述的无线现场设备，其中所述电源模块包括电池。3. 根据权利要求l所述的无线现场设备，其中所述无线通信模块被设 置在所述包壳内。4. 根据权利要求l所述的无线现场设备，其中所述天线是同轴天线。5. 根据权利要求4所述的无线现场设备，还包括设置在所述天线的缆 线的外径上的保持器，所述保持器被固定地压入到所述天线屏蔽器内的区 域中，以提供应力消减和振动支持。6. 根据权利要求l所述的无线现场设备，其中所述天线是印刷电路板 天线。7. 根据权利要求6所述的无线现场设备，其中所述天线屏蔽器包括逐 渐变细的槽，以与所述印刷电路板天线产生干涉配合。...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂娜·A·格吕尼希，查德·麦圭尔，
申请(专利权)人：罗斯蒙德公司，
类型：发明
国别省市：US
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