测量装置制造方法
【专利摘要】一种测量装置，包括：传感器，被实施为产生与被测变量相关的测量信号并且经由第一接口输出该测量信号；评估电路，经由与第一接口互补连接的第二接口与传感器连接并且与第一接口可释放连接，其中评估电路包括至少一个计算机系统和相关联的存储器以及第三接口；第一上级数据处理系统，评估电路经由第三接口与该第一上级数据处理系统连接，其中在存储器中存储计算机程序，其中该计算机程序用于测量信号的附加处理以及用于将处理的测量信号经由第三接口传输至第一上级数据处理系统；和经由无线电连接与评估电路无线连接的第二上级数据处理系统。
【专利说明】测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量装置，特别是一种用于处理测量技术的测量装置。
【背景技术】
[0002]现场设备，即在过程附近安装的测量设备，在过程测量技术中被应用，特别是用于通过使用化学、物理或生物过程来从原始或起始材料生产产品和/或用于工业工厂的控制的化学过程的自动化和/或程序的自动化。被实施为传感器的现场设备能够监测，例如过程被测变量，诸如压力、温度、流量、填充料位或液体，和/或气体分析的被测变量，例如PH值、导电性、某些离子的浓度、化合物和/或气体的浓度或局部压力。
[0003]通常，在过程安装中使用大量极其不同的传感器。布置在过程中的某个安装位置处的传感器，例如，安装在某个位置处并且被实施用于记录一个或多个被测变量的传感器，形成测量点。
[0004]通常来说，传感器包括测量变送器，所述测量变送器被实施为记录被监测的被测变量以及产生与被测变量的当前值相关的电测量信号。如今用于测量信号的另外处理的最常为电子评估电路，该电子评估电路被实施为进一步决定电测量信号例如以数字化它，以将它转换为被测变量的测量值和/或从测量值导出的变量，并且在给定情况下，将这样的电测量信号输出至上级单元。除测量值形成和测量值转发之外，评估电路能够执行更广泛的功能。例如，它能够被实施为执行对测量值的更广泛的评估或被实施为进行传感器诊断，在这种情况下，传感器的当前状态被确定，和/或对传感器的剩余寿命的预测发生。
[0005]在上述类型的传感器的情况下，评估电路与布置成与相应的测量点空间远离的上级数据处理系统频繁地连接。由相应的传感器产生的测量值、诊断相关数据或其它传感器数据被转发到上级数据处理系统。上级数据处理系统能够特别是包括一个或多个电子过程控制器，例如，一个或多个现场测量发送器、过程控制计算器或可编程逻辑控制器(PLC)。
[0006]通常，在这样的工业测量装置中至少部分用于数据传输的是现场总线系统，诸如，例如，基础现场总线、PROFIBUS、ModBus等，或，例如，还有基于以太网标准的网络。通常来说，伴随这些现场总线系统的是对应的独立于应用的标准化传输协议。
[0007]从W02005/031339获知液体传感器，其经由耦合器与测量发送器连接并且进一步与上级数据处理系统连接。传感器包括测量变送器和传感器电路，该传感器电路具有用于预处理借助于测量变送器产生的模拟测量信号的预处理电路、用于将记录的模拟测量信号转换成数字测量信号的模拟/数字转换器和用于将数字测量信号传输到上级测量发送器的第一接口。耦合器包括传感器侧主耦合元件和互补的与测量发送器连接的次耦合元件。第一接口被实施为将数字测量信号经由耦合器传输至测量发送器。次耦合元件包括另一个电子电路，该另一个电子电路具有与第一接口互补的第二接口，该第二接口被实施为接收从第一接口传输的测量信号。而且，第二接口能够经由耦合器将数据以及能量传输至传感器的第一接口。在从WO 2005/031339 Al获知的传感器的情况下，能量和数据的传输借助于第一和第二接口的感应耦合无接触地发生。这还确保传感器从测量发送器的电流解耦。
[0008]测量发送器传统上具有显示装置(例如，显示器)和输入装置(例如，以键盘或一个或多个旋转/压力开关的形式)，借助于所述显示装置和输入装置，用户能够读取测量值和传感器数据，相应地输入参数或命令。
[0009]在早期，测量装置存在，其没有具有输入和显示装置的常规测量发送器。在DE 102011 107 717 Al中描述的是用于液体或/和气体分析的传感器，其与测量或/和评估电路相应地与上级控制系统连接。传感器包括传感器壳体，在该感器壳体中设有用于记录测量值、调节测量值和将测量值转发至测量或/和评估电路相应地转发至控制系统的电路装置。该电路装置包括模拟传感器电子设备、用于将记录的模拟测量值转换成数字测量值的模拟/数字转换器、计算单元和使用过程技术的标准通信协议(例如，HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB或基础现场总线)调节数字测量值并且将数字测量值转发至测量或/和评估电路相应地转发至控制系统的通信装置。DE 102011107717 Al中图示的传感器构造的目的是将尽可能多的电子设备集成进传感器。因此，布置在传感器壳体中的传感器电子设备被实施不仅用于记录并且在给定情况下数字化由传感器的测量变送器记录的测量值，而且还用于测量值的附加处理以及转换成可由控制站处理的标准通信协议。
[0010]通常来说，用于液体和/或气体分析的传感器在它们的寿命期间必须时不时经历维护，特别是必须被校准或更新。为此，通常，从测量点移除要被维护的传感器并且在另一个位置(例如，在实验室中)进行维护措施。在中期，能够利用相同类型的另一个传感器进一步操作测量点。而且，用于液体和/或气体分析的传感器的寿命是有限制的并且取决于测量点的具体特征。寿命能够位于例如几天和几个月之间。这导致必须定期更换测量点的传感器的事实。因此在尽可能多的电子设备被容纳在传感器中的情况下，测量装置的缺点在于，在每次传感器更换的情况下，不仅存储在传感器中的数据而且还有测量点特定匹配的参数和测量位置专有的程序代码从测量点移除。这些参数，相应地程序代码，必须为更换用传感器提供重新。而且，传感器电子设备的部件的寿命明显比传感器的测量变送器的通常寿命长。因此，以与测量变送器相同的频率来更换这些部件是不经济的。
[0011]EP 2 233 994 A2描述包括智能过程传感器的测量装置，该智能过程传感器可与电子设备模块可释放地连接。电子设备模块包括具有存储单元的微处理器、多个数字接口和用于将模拟信号从过程传感器转发至过程控制系统的装置。过程传感器用于确定被测介质的至少一个化学或物理被测变量，并且除用于记录被测变量的测量变送器之外，过程传感器包括与测量变送器不可分离地连接的电子单元。电子单元包括用于监测传感器状态的装置、用于数字化来自传感器单元的模拟测量数据的装置、用于转发模拟和数字化数据的装置、用于连接过程传感器与过程控制系统的至少一个模拟接口和至少一个数字接口、和在被测介质和接口之间的电流隔离装置。与测量变送器不可分离地连接的电子单元用于处理测量数据，以监测传感器状态以及存储传感器相关数据。因此，一般而言，它执行在分析测量【技术领域】中的其他常用测量发送器的功能。电子设备模块用于可由过程控制系统相应地可由移动服务装置处理的通信协议将由智能传感器提供的数据和诊断信息经由一个或多个接口输出例如到过程控制系统或到移动服务装置。由于在此处基本测量发送器功能也由与测量变送器不可离分地连接的电子设备提供，所以从EP 2 233 994 A2获知的测量装置具有与DE 102011 107 717 Al中描述的装置基本上相同的缺点。
[0012]因此，本发明的目的是提供至少部分地克服所描述的现有技术的缺点的测量装置。
【发明内容】
[0013]该目的由如权利要求1限定的测量装置来实施。
[0014]本发明的测量装置包括:
[0015]-传感器，特别是用于液体和/或气体分析的传感器，其中，该传感器被实施为产生与被测变量相关的测量信号并且经由第一接口输出这样的测量信号，
[0016]-评估电路，该评估电路经由与第一接口互补的第二接口与传感器连接并且与第一接口可释放地连接，其中，该评估电路包括至少一个计算机系统和与该计算机系统相关联的存储器，以及第三接口，特别是被实施为现场总线接口的第三接口，
[0017]-第一上级数据处理系统，特别是被实施为上级控制系统的第一上级数据处理系统，评估电路经由第三接口与该第一上级数据处理系统连接，其中，在与评估电路的计算机系统相关联的存储器中存储由计算机系统可执行的计算机程序，其中，该计算机程序用于测量信号的附加处理，特别是基于测量信号来计算测量值，以及用于将进一步处理的测量信号经由第二接口传输至第一上级数据处理系统；和
[0018]-特别是经由无线电连接与评估电路无线地连接的第二上级数据处理系统。
[0019]评估电路能够被实施为例如特别是基于测量信号进一步处理由传感器传送的测量信号，确定将由测量装置监测的被测变量的测量值，根据第一和/或第二数据处理系统可处理的通信协议将计算的测量值转换成信号并且将这样的信号转发至第一和/或第二数据处理系统。而且，评估电路能够被实施为监测传感器的状态，相应地传感器的电流状态，例如，确定剩余寿命或电流计数器读数，以及存储传感器、或测量点、引用的数据和参数，其中，用于提及的目的的一个或多个计算机程序被存储在评估电路的存储器中。计算机系统能够为例如微处理器。
[0020]在实施例中，传感器和评估电路借助于用于传输数据和能量的可释放插接式连接彼此连接，其中，插接式连接包括传感器侧主耦合元件和与之互补的评估电路侧次耦合元件，其中，次耦合元件具有壳体，评估电路布置在该壳体中。耦合元件能够特别是插接式连接的插头，相应地插座。
[0021]由于用于传感器信号的进一步处理的评估电路与传感器可分离地连接，例如，因为评估电路集成在可释放插接式连接的耦合元件中，该耦合元件能够与互补的耦合元件(该互补的耦合元件与传感器侧上的传感器持久连接)可释放地连接，所以提供的选项是，传感器能够用相同类型传感器更换，且不丢失提供给较早连接在测量点处的传感器的数据和计算机程序或无需另外的测量，以便将这些数据或计算机程序提供给新的传感器。而且，用于产生和用于输出测量信号与传感器持久连接的传感器电路，特别是电子传感器电路，能够相对简单地被构造，使得在到达传感器的寿命末期之后将同时被布置的传感器电路能够由少量的和/或价格优惠的部件实施。由于评估电子设备被容纳在壳体的耦合元件中，所以测量装置总体上是紧凑的。
[0022]因为评估电路被实施用于与第一和/或第二数据处理系统通信，所以对传感器或测量点的服务、特别是对存储在评估电路的存储器中的测量值的或对传感器专有或测量位置专有的数据或参数的检索、以及对配置参数的或对命令的输入能够借助于第一数据处理系统或借助于第二数据处理系统选择性地发生。为此，第一和/或第二数据处理系统能够具有对应的显示器和输入装置，特别是HMI (人机接口)。以这种方式，提供省略在测量点处持久安装的测量发送器并且具有其自身的显示器/输入装置的选项。
[0023]在评估电路的有利实施例中，次耦合元件的壳体能够保护评估电路免受环境影响，特别是通过液密的或不透水喷洒的密封。次耦合元件的壳体能够被实施例如作为连接在与电缆密封地特别是不透气地连接的一端上的注塑模制部的一个部件，该电缆接触布置在壳体的内部的评估电路并且将其与上级第一数据处理系统连接。
[0024]次耦合元件的壳体能够至少部分地被实施为具有小于20mm的外径的空心圆柱体。特别地，空心圆柱体的外径能够为大于10mm。传感器侧耦合元件能够相应地同样至少部分地被实施为具有小于20mm的外径的空心圆柱体，然而，其中，该外径大于10mm。优选地，垂直于传感器轴线相应地垂直于耦合元件的轴对称轴线测量的耦合元件的外径是不在任何位置大于20_。这意味着传感器以及插接式连接能够嵌合在过程技术的标准可伸缩组件中。有利地，而且，评估电路至少部分地布置在多重电路板、多层电路板或柔性电路板相应地刚性伸缩电路板上。以这种方式，插接式连接的特别是次耦合元件的更加紧凑的实施例的能够被实施。
[0025]次和/或主耦合元件能够具有显示元件，该显示元件能够包括特别是用于显示通信状态或系统状态特别是传感器的状态的至少一个LED (发光二极管)。显示元件能够包括例如不同颜色的LED，其中，不同颜色显示不同的通信状态。如果仅使用了一个单独的LED，则通过不同的闪烁节奏能够示出各种通信状态的显示。
[0026]第二上级数据处理系统能够被实施为根据特别是以节能模式(HOLD、SNIFF、PARK)蓝牙标准或根据蓝牙低能协议经由无线电连接与评估电路通信。为此，评估电路能够包括无线电收发器，优选地同样布置在次耦合元件的壳体内的无线电收发器。
[0027]评估电路的现场总线接口能够被实施为根据满足下列标准:HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB、基础现场总线、ModBus之一的协议将数据特别是进一步处理的测量值以信号的形式从评估电路经由现场总线传输至第一上级数据处理系统。相应地，现场总线接口能够被实施为根据满足提及的标准之一的协议经由现场总线从第一上级数据处理系统接收以信号的形式的数据。现场总线接口能够特别地被实施为使评估电路能够经由4至20mAHART信号与上级单元的通信。
[0028]第二上级数据处理系统能够特别是移动的。例如，第二数据处理系统能够为手持装置，诸如，例如，由Endress+Hauser集团公司出售的商标为Field Xpert的手持装置、智能电话、平板PC、笔记本、或一些其它便携式微型计算机。
[0029]第二数据处理系统还能够为显示系统。显示系统能够为例如被实施用于与评估电路和/或与第一上级数据处理系统无线通信的显示器。
[0030]第二数据处理系统还能够为适于在Ex-区域中使用的手持装置或适于在Ex-区域中使用且被实施用于与评估电路无线通信的显示系统。
[0031]第二上级数据处理系统能够特别是用于服务现场的(即，在现场)传感器。为此，评估电路被实施为将测量值、当前配置参数(能够被选择为传感器或测量点相关的)和菜单结构数据传输至第二数据处理系统。相反地，第二上级数据处理系统能够被实施为将用户预定的传感器或测量点专有的配置参数传输至评估电路。第二数据处理系统能够包括计算机程序，特别是提供HMI功能的所谓的app。术语HMI功能特别是指，app被实施为将菜单结构显示在数据处理系统的显示器上，借助于菜单结构，用户能够查看由评估电路提供的测量数据或其它数据，相应地借助于输入端经由第二数据处理系统的输入装置(例如，触摸显示器或键盘)输入配置参数或命令。在当前常用的智能电话、移动微型计算机或平板PC的操作系统中，这样的程序被预安装或能够例如经由智能电话或传感器制造商的中央存储容易地获取。
[0032]第二数据处理系统能够辅助地具有到诸如WLAN、GSM或UMTS的无线电网络的通信接口。这允许第二数据处理系统连接到测量装置的操作员的或传感器制造商的公司范围内的专用网或甚至连接到互联网。经由该通信接口，第二数据处理系统能够下载关于传感器的另外的信息或另外的计算机程序包。
[0033]可由计算机系统执行的并且存储在与评估电路的计算机系统相关联的存储器中的计算机程序在优选实施例中被模块化地构造。在这样的情况下，计算机程序包括通用模块，该通用模块被实施为检测与评估电路连接的传感器的传感器类型。这能够例如借助于从传感器传输到评估电路的传感器标识发生。而且，计算机程序包括对应于传感器标识的模块的至少一个传感器类型专有模块。在下文中，这将还是被称为传感器类型专有的计算机程序模块，其中，计算机程序的通用模块基于检测的传感器类型被实施为将为该传感器类型提供的特定模块加载到与计算机系统相关联的存储器中的为此提供的存储器范围中，使得它能够由计算机系统执行。
[0034]评估电路具有第一辅助存储器，例如以SPI闪存存储器的形式实施的第一辅助存储器，在该第一辅助存储器中持久存储与评估电路可连接的多个不同传感器类型的传感器类型专有计算机程序模块，其中，计算机系统基于从与评估电路连接的传感器获得的传感器标识被实施为将与传感器类型相关联的传感器类型专有的计算机程序模块从第一辅助存储器安装到与计算单元相关联的存储器中。这允许对测量装置的即插即用操作。
[0035]该实施例的进一步优点在于，第一辅助存储器能够被实施为大容量存储器，其能够提供大量不同的传感器类型专有的计算机程序模块用于大量不同传感器类型的操作。由于这些程序不需要被保持在计算机系统的内存储器中，所以计算机系统能够由相对简单且价格优惠的微处理器实施。
[0036]评估电路能够具有第二辅助存储器，特别是EEPR0M，被实施用于数据的持久存储。例如，计算机系统能够被实施为将数据(特别是在工作期间产生的诊断数据或配置数据)存储在第二辅助存储器中。
[0037]充当第二辅助存储器的EEPROM能够被实施使得它能以节省电流的方式操作。这当第三接口为双导体接口时是特别有利的，评估电路经由该第三接口与第一上级数据处理系统连接。在这种情况下有利的是存储在传感器的工作期间能够改变的数据，诸如，例如，不是在与计算机系统相关联的内闪存存储器中而是替而在第二辅助存储器中的配置数据、计数器状态或校准参数，因为评估电路和传感器仅经由被实施为现场总线接口的第三接口被供应能量，并且因此，仅有限的功率是可用的，评估电路和传感器必须同时被利用用于传感器的操作，即，专门用于记录被测变量及其到测量信号的转换。
[0038]在另外的实施例中，对于其中第三接口(其中，评估电路经由该第三接口与第一上级数据处理系统连接)为双导体接口的情况特别有利的是，评估电路能够被实施使得，在对存储在评估电路的存储器中计算机程序模块和/或存储在评估电路的存储器中的一个或多个特别是所有传感器类型专有的计算机程序模块执行更新时，考虑当前被提供给评估电路的功率。因此，例如，充电过程和存储器过程能够减慢或在某一时间段期间被失活。因此，评估电路能够被实施为使得，在计算机程序模块的更新期间，它中断对测量信号的记录和/或对测量信号的其它处理和/或将进一步处理的测量信号传输到第一和/或第二数据处理系统。因此，经由评估电路的第三接口提供的整个能量相应地功率能够专用于相关的计算机程序模块的更新。
[0039]评估电路还能够辅助地或备选地被实施为，在执行对计算机系统中所包含的计算机程序模块和/或对存储在评估电路的存储器中的一个或多个特别是所有传感器类型专有的计算机程序模块的更新时，将经由第三接口输出到第一上级数据处理系统的信号的电流设置为高于测量范围和/或指示故障的电流电平。这对于其中第三接口为双导体接口的情况是同样有利的，评估电路经由该第三接口与第一上级数据处理系统连接。对于其中接口具有4-20mA HART电流输出的情况，例如，大于20mA特别是20.5mA的误差电流能够经由该接口输出。因此，尽可能高的功率被提供用于更新相关的计算机程序模块。
[0040]在更新一个或多个计算机程序模块的情况下，特别是在更新所有计算机程序模块的情况下，评估电路能够被实施为在第一步中将要更新的一个或多个计算机程序模块当前版本完全加载到评估电路的存储器中，并且仅在一个或多个当前版本完全被加载之后，在第二步中，在评估电路的存储器中将当前要更新的计算机程序模块重写。这在要更新的计算机程序模块有缺陷地特别是不完全传输到评估电路的情况下具有的优点是，已经存在的计算机程序模块仍然不受影响并且因此在功能上可用，使得测量装置能够临时仍与现有计算机程序模块一起操作。这允许评估电路的计算机程序模块的无破坏更新。
[0041]为了更新计算机程序模块，对应的当前计算机程序模块能够从传感器或从与评估电路的第二接口兼容的装置经由第二接口、从第一上级数据处理系统经由第三接口或每个无线电借助于第二上级数据处理系统传输到评估电路。
[0042]传感器能够为例如用于测量pH值、导电性、氧含量、离子浓度、氯含量、臭氧含量、液体的浊度或固体含量的传感器。
【专利附图】
【附图说明】
[0043]现在基于附图中图示的实施例更详细地解释本发明，其中:
[0044]图1具有经由无线电与评估电路连接的传感器、评估电路、上级第一数据处理系统、和第二上级数据处理系统的测量装置的实施例的第一示例的示意表示；
[0045]图2图1中图示的测量装置的传感器和评估电路的示意图；
[0046]图3具有经由无线电与评估电路连接的传感器、评估电路、上级第一数据处理系统、和第二上级数据处理系统的测量装置的实施例的第二示例的示意表示；
[0047]图4图3中图示的测量装置的传感器和评估电路的示意图。
【具体实施方式】
[0048]图1示意性地示出测量装置I。测量装置I包括传感器3，其具有测量变送器5和与测量变送器5持久连接的传感器侧的主耦合元件7。主耦合元件7具有壳体，传感器电路6被容纳在该壳体中。传感器电路6包括特别是第一接口 II，经由第一接口 Il传感器3能够将测量信号传输至属于被容纳在次耦合元件9中的评估电路8的第二接口 12。第二接口 12与第一接口 Il互补。次耦合元件9包括第二壳体，该第二壳体特别是液密地围绕评估电路8，以保护评估电路8免受环境影响。另外，传感器侧耦合元件7的壳体液密地密封并且因此保护传感器电路6免受环境影响。评估电路8被实施为电子电路，其能够布置在次耦合元件9的壳体内，特别是，在多重电路板、柔性电路板或刚性伸缩电路板上。
[0049]评估电路8与第一上级数据处理系统11连接，该第一上级数据处理系统11能够为例如过程控制系统，特别是包括PLC的过程控制系统。连接能够例如借助于现场总线13被实施。在这样的情况下，选项包括有线连接以及还有无线连接两者。为了将数据从评估电路8经由现场总线13传输到第一上级数据处理系统11，相应地，为了由评估电路8从上级数据处理系统11接收数据，评估电路8包括现场总线接口 13。传感器3包括传感器电路6以及评估电路8，由第一上级数据处理系统11经由接口 13供应能量。
[0050]评估电路8和上级第一数据处理系统11之间的数据通信借助于可由上级数据处理系统11处理的通信协议(例如，借助于标准现场总线通信协议，诸如HART、PR0FIBUS PA、PROFIBUS DB、基础现场总线、ModBus)发生。如果连接13被实施为无线连接，则通信能够例如根据无线HART标准发生。在本示例中，接口 13被实施为使得评估电路能够经由4-20mAHART信号与上级单元通信，并且包括双导体电流输出。然而，同样地，在此处描述的发明还能够以测量装置被实施，在此情况下，评估电路以四导体电流输出工作，并且在此情况下，借助于4-20mA HART信号或借助于其它提及的标准现场总线通信协议之一通信发生。
[0051]由耦合元件7和9形成的可插拔耦合连接器在本示例中被实施为感应耦合。耦合部分中的每一个包括线圈，并且在这些线圈之间能够感应地传输能量和数据。这具有如下优点，可插拔耦合连接器同时保证传感器3与上级数据处理系统11相应地与评估电路8的电流隔离。备选地，然而，可插拔耦合连接器还能够被实施为电流耦合插接式连接。在这种情况下，在传感器电路6内或在形成评估电路8的电子电路内提供电流隔离是有利的。
[0052]次耦合元件9包括光学显示器21，该光学显示器能够包括例如LED，用于经由由耦合元件7、9建立的可插拔耦合连接器视觉显示通信连接的状态。显示器能够例如以多色LED的形式被实施。在这种情况下，每个颜色对应于通信连接的某一状态。在变型中，光学显示器21还能够用于指示传感器状态，例如传感器缺陷或其它系统状态。使用仅单一颜色LED也是可能的。在这种情况下，相互不同的闪烁频率能够用于可视化系统状态或通信状态。
[0053]评估电路8包括另一个接口 14，该另一个接口 14本示例中被实施为无线电接口。它包括无线电收发器，其被实施为例如根据蓝牙、或蓝牙LE标准每个无线电与第二上级数据处理系统15通信。第二上级数据处理系统15在本示例中被实施为智能电话。除被实施用于例如根据蓝牙或蓝牙LE标准与评估电路8的接口 14进行无线电通信的无线电接口之夕卜，第二上级数据处理系统15还包括互联网接口，经由该互联网接口(例如，每WLAN、GSM或UMTS)它能够与无线电网络17(特别是专用网或互联网)通信。
[0054]充当第二上级数据处理系统15的智能电话包括显示器和输入装置19，该显示器和输入装置19在本示例中被实施为触摸屏。存储在数据处理系统15的存储器中的是以app的形式的服务软件，该服务软件可由数据处理系统15执行。服务软件被实施为提供HMI，其借助于一个或多个菜单来显示测量和传感器数据和/或测量点参数，并且为用户提供输入或选择参数以及输入或选择命令到评估电路的机会。
[0055]图2示意性地示出两个耦合元件7和9，传感器电路6的电路部件和评估电路8的电路部件布置在该两个耦合元件7和9中。传感器电路6包括模拟测量电路MC，该测量电路MC与测量变送器5相互作用，产生以测量电压或测量电流的形式的模拟测量信号。测量信号由模拟/数字转换器A/D1数字化并且输出到第一微处理器μ Cl，该第一微处理器UCl被实施为准备将测量信号经由评估电路8的接口 Il传输到接口 12。第一微处理器μ Cl包括内存储器。而且，传感器电路6能够包括第一微处理器μ Cl能够访问的至少一个另外的辅助存储器(未示出)。包含在该存储器中的能够特别是特征化传感器特性曲线以及计数器状态的传感器专有的参数，例如当前校准参数，例如参数、零点和斜率。评估电路8包括第二微处理器μ C2，该第二微处理器μ C2被实施为根据测量信号计算被测变量的测量值坐寸ο
[0056]微处理器μ C2包括内部闪存存储器Fl和内部RAM R0而且，它能够访问被实施为大容量存储器的第一辅助存储器SPI。而且，它能够访问第二辅助存储器F2，在传感器3的工作期间能够改变的持久存储的配置数据或其它传感器或测量点引用数据被存储在该第二辅助存储器F2中。而且，微处理器μ C2与到上级数据处理系统11的接口 13连接并且与接口 14连接，该接口 14用于与第二上级数据处理系统15的无线电通信。
[0057]该测量装置允许即插即用操作。
[0058]在第二微处理器μ C2的内存储器Fl中存储第一通用计算机程序模块，该模块被实施为基于从传感器3获得的标识来确定传感器3的传感器类型。在第一辅助存储器SPI中所包含的是大量传感器类型专有程序模块，每个程序模块与特定的传感器类型相关联并且用于根据对应的传感器类型的测量信号确定测量值和/或用于为相关联的传感器类型的传感器提供诊断功能或为对应的传感器类型提供另外的操作功能。第一计算机程序模块被实施为基于确定的传感器类型将与传感器类型相关联的至少一个进一步的程序模块从第二辅助存储器SPI加载到为此提供的内存储器Fl的存储器范围内。
[0059]因此，在启动新传感器之后，基于由传感器提供的传感器类型的标识，操作传感器所需的特定计算机程序模块能够借助于评估电路8被加载并且被执行。
[0060]为了维护传感器3，传感器3能够通过分离插接式连接从评估电路8释放，并且在另一个现场(例如，在实验室中)处经历维护和/或校准。在此期间与评估电路8连接的相同传感器类型的传感器能够在其它参数化或其它测量的情况下借助于评估电路8立即被投入操作。在实验室中的校准中，当前确定的校准数据，特别是(线性)传感器特性曲线的零点和斜率，能够被存储在传感器电路6的第一微处理器μ Cl的存储器中或在能够由传感器电路6的第一微处理器μ Cl访问的辅助存储器(未不出)中。在借助于插接式连接将传感器3连接到评估电路之后，第二微处理器μ C2能够经由第二接口加载当前校准数据并且将这样的校准数据存储在第二辅助存储器F2中，使得这样的校准数据可用于根据传感器3的测量信号计算测量值。另外，其它传感器数据特别是诊断相关数据能够以这种方式从传感器电路6被提供至评估电路8。
[0061]传感器3的校准还能够借助于第二上级数据处理系统15在现场执行，而无需将传感器3与评估电路8分离。
[0062]存储在评估电路8的存储器F2、SPI中的一个中的计算机程序模块的更新或参数化和/或配置能够主要经由第二接口 12、第三接口 13或无线电接口 14发生。在第一种情况下，最近要被连接到第二接口的传感器3能够具有在传感器电路的存储器中的当前计算机程序模块或参数，所述当前计算机程序模块或参数在插接式连接的连接之后能够从传感器电路经由第一和第二接口 11、12传输至评估电路8。备选地，还有选项是，在评估电路的第二接口 12处连接具有与第二接口兼容的接口的服务装置。因此，服务装置的接口能够被实施为与传感器3的第一接口 Il相同。服务装置能够具有计算机系统和计算机系统能够访问的存储器，并且，当前计算机程序模块或参数被存储在该存储器中。在建立服务装置和评估电路8之间的连接之后，这些模块或参数能够被传输至评估电路8并且被安装在评估电路8的存储器中。
[0063]在评估电路8的存储器SP1、Fl中存在的所有计算机程序模块的更新的情况下(所述更新对应于固件更新)，或在单独的计算机程序模块的更新的情况下，评估电路8被实施为中断测量装置I的测量操作。因此，经由第三接口 I提供给评估电路3的整个能量相应地功率可用于更新相关的计算机程序模块。
[0064]另外，评估电路8被实施为在更新期间经由接口 13的双导体电流输出将电流信号输出设置成大于20mA的误差电流。因此，尽可能高的功率可用于更新相关的计算机程序模块。
[0065]作为实施例的进一步的示例，图3示出测量装置100，该测量装置100包括传感器3、与传感器3可释放地连接的耦合元件9和包括评估电路8的紧凑发送器23，该评估电路8与第一上级数据处理系统11连接，该第一上级数据处理系统11在此处被实施为控制系统，并且其借助于无线电连接还与第二上级数据处理系统15连接，该第二上级数据处理系统15在此处被实施为智能电话。被实施为与图1和图2中图示的实施例的第一示例的测量装置I的对应的特征相同的测量装置100的特征设有相同的附图标记。
[0066]传感器3包括测量变送器5以及被包含在主侧耦合元件7中的传感器电路6，该传感器电路6包括第一接口 II。次耦合元件9包括具有与第一接口 Il互补的第二接口 12和另一个接口 16的电路。电路特别是被实施为从传感器3经由接口 12接收信号，在给定情况下，被实施为调节所述信号并且将它们经由接口 16转发至紧凑发送器23以及接收经由接口 16从紧凑发送器23获得的信号，在给定情况下，被实施为调节所述信号并且将它们经由接口 12转发至传感器电路6。接口 Il和12诸如在图1的实施例的示例中被实施为感应接口，并且耦合元件7和9被实施为可释放插接式连接。
[0067]在耦合元件9的接口 16与紧凑发送器23的互补接口 17之间的连接在此处示出的示例中被实施为实心电缆连接。紧凑发送器23包括壳体，该壳体在本示例中被实施为具有大于1mm且小于20mm的外径的空心圆柱体。壳体能够例如作为合成材料(例如，塑料)的注塑模制部被生产。紧凑发送器23既没有显示器也没有输入装置。布置在紧凑发送器23的壳体中的是评估电路8，该评估电路8特别是用于根据经由插接式连接从传感器3传输的测量信号来确定测量值，以及，在给定情况下，用于测量信号的附加处理以及用于将测量信号相应地进一步已处理的测量信号转发至第一上级数据处理系统11和/或转发至第二上级数据处理系统15。评估电路8在构造和功能上对应于基于图1和图2中所示的实施例的第一示例描述的评估电路8。评估电路8经由现场总线13与第一上级数据处理系统11连接并且经由无线电连接与第二上级数据处理系统15连接。
[0068]与图1中所示的实施例的示例相比,该实施例的优点是,评估电路8被容纳在紧凑发送器23中而非在次耦合元件9中。这允许耦合元件9的壳体被实施为相对小，使得传感器3连同包括主次耦合元件7、9的可插拔耦合连接器能够被容纳在更加常规的组件中。尽管如此，由于紧凑发送器23的小壳体尺寸，导致总结构在总体上保持紧凑。
[0069]图4示意性地示出主耦合元件7、次耦合元件9和电缆发送器23。主耦合元件7与测量变送器5持久连接并且包含传感器电路6，该传感器电路6在构造和功能上被实施为与图1和图2中所示的实施例的第一示例的传感器电路6相同。次耦合元件9包括微处理器μ C3，该微处理器μ C3与传感器侧接口 12和电缆发送器侧接口 16连接。电缆发送器23包括评估电路8，诸如已经提及的，该评估电路基本上被实施为与实施例的第一示例的评估电路和8相同。然而，评估电路8在此处包括传感器侧接口 17，该传感器侧接口 17与次耦合元件9的接口 16连接用于能量和数据的传输。而且，评估电路8包括无线电接口 14，经由该无线电接口 14，评估电路8能够与被实施为智能电话的第二上级数据处理系统15通信。因此，评估电路8包括到第一上级数据处理系统11的以现场总线接口的形式的接口 13。在本示例中，接口 13被实施为使评估电路能够经由4-20mA HART信号与上级单元通信，并且包括双导体电流输出。传感器3、耦合元件9和紧凑发送器23经由接口 13被供应能量。
[0070]测量操作以及存储在评估电路8的存储器F1、F2、SPI中的计算机程序模块和参数或其它数据的更新，按照与基于图1和图2所示的实施例所描述的相等的方式发生。另外，在本示例中，即插即用操作被提供，其中，传感器3连接到次耦合元件，并且经由接口 I1、次耦合元件9和评估电路8的传感器侧接口 17，标识被传输。基于该标识，与传感器3的传感器类型相关联的传感器专有的计算机程序模块从辅助存储器SPI被加载到微处理器μ C2的内存储器Fl中并且由该微处理器μ C2执行以操作传感器3。另外，对在计算机程序模块的更新期间经由现场总线接口 13提供的能量的管理能够按照与基于图1和图2中所示的实施例的第一示例所描述的同样方式而发生。
【权利要求】
1.一种测量装置(1、100)，包括: -传感器(3)，特别是用于液体和/或气体分析的传感器，其中，所述传感器被实施以用于产生与被测变量相关的测量信号并且经由第一接口(II)输出所述测量信号， -评估电路(8)，所述评估电路(8)经由与所述第一接口(Il)互补的第二接口(12)与所述传感器(3)连接并且与所述第一接口(Il)可释放地连接，其中，所述评估电路包括至少一个计算机系统(UC2)和与所述计算机系统(UC2)相关联的存储器(R、F1)，以及第三接口(13)，特别是被实施为现场总线接口的第三接口， -第一上级数据处理系统(11)，特别是被实施为上级控制系统的第一上级数据处理系统，所述评估电路(8)经由所述第三接口(13)与所述第一上级数据处理系统(11)连接，其中，在与所述评估电路(8)的计算机系统(yC2)相关联的存储器(F1、R)中存储由所述计算机系统(UC2)可执行的计算机程序，其中，所述计算机程序用于所述测量信号的附加处理，以及用于把进一步处理的测量信号经由所述第三接口(13)传输至所述第一上级数据处理系统(11);和 -第二上级数据处理系统(15)，与所述评估电路(8)无线连接，特别是经由无线电连接与所述评估电路(8)无线连接。
2.如权利要求1所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)被实施为进一步处理由所述传感器(3)传送的测量信号，特别是，基于所述测量信号，确定将由所述测量装置(1、100)监测的被测变量的测量值，根据所述第一数据处理系统(11)和/或第二数据处理系统(15)可处理的通信协议把所计算的测量值转换成信号并且把所述信号转发给所述第一数据处理系统(11)和/或第二数据处理系统(15)。
3.如权利要求1或2所述的测量装置(1、100)， 其中，所述传感器(3)和所述评估电路(8)利用可释放插接式连接而彼此连接，用于传输数据和能量。
4.如权利要求3所述的测量装置(I)， 其中，所述插接式连接包括传感器侧主耦合元件(7)和互补的评估电路侧次耦合元件(9)，并且其中，所述次耦合元件(9)具有壳体，在该壳体中布置所述评估电路(8)。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的测量装置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)的壳体保护所述评估电路(8)免受环境影响，特别是通过对所述评估电路(8)的液密密封来保护所述评估电路(8)免受环境影响。
6.如权利要求4或5中的任一项所述的测量装置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)的壳体至少部分地被实施为空心圆柱体，该空心圆柱体具有小于20mm的外直径。
7.如权利要求4至6中的任一项所述的测量装置(I)， 其中，所述次耦合元件(9)和/或所述主耦合元件(7)具有用于显示通信状态和/或系统状态的显示元件(21),特别是包括LED的显示元件。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第二上级数据处理系统(15)经由无线电连接根据蓝牙标准或经由无线HART与所述评估电路(8)通信，特别地所述蓝牙标准是节能模式的蓝牙标准(HOLD、SNIFF、PARK)或蓝牙低能协议。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第三接口(13)，特别是被实施为现场总线接口的第三接口，被实施为把数据——特别是进一步处理的测量值——根据满足标准HART、PROFIBUS PA、PROFIBUS DB、基础现场总线、ModBus之一的协议以信号的形式从所述评估电路(8)经由现场总线传输至所述第一上级数据处理系统(11)。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第二数据处理系统(15)是被实施用于与所述评估电路无线通信的手持装置、智能电话、平板PC、笔记本或显示系统。
11.如权利要求1至9中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第二数据处理系统(15)是适于在Ex-区域中使用的手持装置或适于在Ex-区域中使用并且被实施用于与所述评估电路进行无线通信的显示系统。
12.如权利要求1至11中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)被实施为把当前配置参数和/或菜单结构数据传输至所述第二上级数据处理系统(15)。
13.如权利要求1至12中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第二上级数据处理系统(15)被实施为把用户预定的配置参数传输至所述评估电路⑶。
14.如权利要求1至13中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述第二数据处理系统(15)具有到无线电网络的通信接口，所述无线电网络例如是 WLAN、GSM 或 UMTS。
15.如权利要求1至14中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)具有第一辅助存储器(SPI)，特别是被实施为SPI闪存存储器的第一辅助存储器，在该第一辅助存储器中持久存储与所述评估电路(8)可连接的多个不同传感器类型的传感器类型专有计算机程序模块，其中，所述计算机系统(UC2)被实施为，基于从与所述评估电路(8)连接的所述传感器(3)获得的标识，把连接至所述评估电路(8)的所述传感器(3)的传感器类型所关联的传感器类型专有的计算机程序模块从所述第一辅助存储器(SPI)安装到与所述计算单元(UC2)相关联的存储器(Fl)中。
16.如权利要求1至15中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)具有被实施用于持久存储数据的第二辅助存储器(F2)，特别是EEPR0M，并且其中，所述计算机系统(yC2)被实施为把数据——特别是在工作期间产生的诊断数据或配置数据——存储在所述第二辅助存储器(F2)中。
17.如权利要求1至16中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)被实施为，在执行所述评估电路(8)的存储器(Fl、SPI)中存储的计算机程序模块和/或所述评估电路(8)的存储器(F1、SPI)中存储的的一个或多个——特别是所有的——传感器类型专有的计算机程序模块的更新时，考虑当前提供给所述评估电路(8)的功率量。
18.如权利要求1至16中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)被实施为，在执行所述评估电路(8)的存储器(F1、SPI)中所包含的计算机程序模块和/或所述评估电路(8)的存储器(F1、SPI)中存储的的一个或多个——特别是所有——感器类型专有的计算机程序模块的更新时，把经由所述第三接口(13)输出到所述第一上级数据处理系统(11)的信号的电流设置为高于测量区域和/或指示故障的电流电平。
19.如权利要求16至18中的任一项所述的测量装置(1、100)， 其中，所述评估电路(8)被实施为，在第一步中，把待更新的一个或多个计算机程序模块的当前版本完全加载到所述评估电路的存储器(SP1、F1)中，并且仅在一个或多个当前版本完全被加载之后，在第二步中，在所述评估电路(8)的存储器(SP1、F1)中将当前待更新的计算机程序模块重写。
【文档编号】G01N33/00GK104280518SQ201410315751
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2013年7月3日
【发明者】蒂尔曼·本克特, 比约恩·哈斯, 冈特·雅尔, 斯特凡·罗布尔 申请人:恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司