DE29718405U1 - Analog input unit - Google Patents
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Description
GR 97 G 4451 DEGR 97 G 4451 DE
Beschreibung
AnalogeingabeeinheitDescription
Analog input unit
Die Erfindung betrifft eine Analogeingabeeinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an analog input unit according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Analogeingabeeinheit ist in dem Aufsatz „Smart/Hart-Kommunikation für Prozeßgeräte", Sonderdruck aus tm - Technisches Messen, 59/1992, Heft 9, Seiten 2 bis 7, beschrieben. Über ein Leitungspaar ist sowohl ein analoges 4- bis 20-mA-Meßwertsignal als auch ein digitales Kommunikationssignal übertragbar, welches z. B. zur Einstellung von Geräteparametern eines an die Analogeingabeeinheit angeschlossenen Feldgerätes vorgesehen ist. Das Kommunikationssignal in Form eines im wesentlichen sinusförmigen Signals umfaßt eine erste und eine zweite Frequenz, die jeweils eine Bitinformation 0 bzw. 1 repräsentieren. Insbesondere für einen Einsatz von Analogeingabeeinheiten im EX-Bereich ist eine Potentialtrennung zwischen der Feldgeräte- und der Systemebene erforderlich. In diesen Analogeingabeeinheiten wird deshalb gewöhnlich zum Ein- und Auskoppeln des Kommunikationssignals ein Übertrager eingesetzt, welcher mit einem Analogschalter entsprechend der einzustellenden Betriebsart mit einem Sende- oder Empfangsverstärker verbindbar ist. Dabei muß allerdings das Übersetzungsverhältnis zwischen Sende- und Empfangsinduktivität derart gewählt werden, daß sich Induktivitäten nicht störend, insbesondere in einem Einsatz im EX-Bereich auswirken. Darüber hinaus müssen empfangsseitig schaltungstechnische Maßnahmen getroffen werden, damit Störimpulse das Kommunikationssignal nicht verzerren.Such an analog input unit is described in the article "Smart/Hart communication for process devices", special edition from tm - Technisches Messen, 59/1992, Issue 9, pages 2 to 7. Both an analog 4 to 20 mA measurement signal and a digital communication signal can be transmitted via a pair of cables, which is intended, for example, for setting device parameters of a field device connected to the analog input unit. The communication signal in the form of an essentially sinusoidal signal comprises a first and a second frequency, each of which represents a bit information 0 or 1. Electroelectric separation between the field device and the system level is required, particularly for the use of analog input units in EX areas. In these analog input units, a transformer is therefore usually used to couple the communication signal in and out, which is connected to an analog switch with a transmit or receive signal depending on the operating mode to be set. Receiving amplifier can be connected. However, the transmission ratio between transmitting and receiving inductance must be selected in such a way that inductances do not have a disruptive effect, especially when used in EX areas. In addition, circuitry measures must be taken on the receiving side to ensure that interference pulses do not distort the communication signal.
GR 97 G 4451 DEGR 97 G 4451 DE
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Analogeingabeeinheit der eingangs genannten Art die Übertragung des Kommunikationssignals zu vereinfachen.The present invention is based on the object of simplifying the transmission of the communication signal in an analog input unit of the type mentioned at the beginning.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.This problem is solved by the measures specified in the characterising part of the claim.
Der Übertrager ist lediglich zur Übertragung des Kommunikationssignals (Digitalsignals) zum Feldgerät vorgesehen, während der Trennverstärker das Meßsignal und das diesem Meßsignal überlagerte Kommunikationssignal vom Feldgerät zur Meßwerterfassungseinheit und zum Demodulator überträgt, wobei z. B. ein dem Demodulator vorgeschalteter Kondensator das Kommunikationssignal ausfiltert. Durch die Erfindung ist der Sende- und der Empfangspfad voneinander getrennt. Der Übertrager ist lediglich für einen optimalen Sendepegel auszulegen, wodurch auf einen Übertrager mit Ringkern verzichtet und ein Übertrager mit EF-Kern eingesetzt werden kann, welcher einfacher herzustellen ist, ferner eine geringere Induktivität und eine kleinere Bauform aufweist. Darüber hinaus sind vom Übertrager nur Signale ohne einen DC-Anteil zu übertragen, wodurch Verzerrungen weitgehend vermieden werden.The transformer is only intended to transmit the communication signal (digital signal) to the field device, while the isolation amplifier transmits the measurement signal and the communication signal superimposed on this measurement signal from the field device to the measurement value acquisition unit and to the demodulator, whereby, for example, a capacitor connected upstream of the demodulator filters out the communication signal. The invention separates the transmit and receive paths from one another. The transformer only has to be designed for an optimal transmit level, which means that a transformer with a toroidal core is no longer needed and a transformer with an EF core can be used, which is easier to manufacture and also has a lower inductance and a smaller design. In addition, the transformer only has to transmit signals without a DC component, which largely avoids distortion.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die einzige Figur der Zeichnung näher erläutert. Die Figur der Zeichnung zeigt in einem Blockschaltbild Bestandteile einer Analogeingabeeinheit.The invention is explained in more detail below using an embodiment with reference to the single figure in the drawing. The figure in the drawing shows components of an analog input unit in a block diagram.
Eine Analogeingabeeinheit 1 ist mit einer Meßwerterfassungseinheit 2 und einem Demodulator 3 versehen, die über ein Leitungspaar La, Lb, einen Eingangswiderstand 4 und einen diesem Eingangswiderstand 4 nachgeschalteten Trennverstärker 5 ein Signal eines intelligenten Feldgeräts 6 empfangen.An analog input unit 1 is provided with a measured value acquisition unit 2 and a demodulator 3, which receive a signal from an intelligent field device 6 via a line pair La, Lb, an input resistor 4 and an isolating amplifier 5 connected downstream of this input resistor 4.
GR 97 G 4451 DEGR 97 G 4451 DE
Dieses Empfangssignal umfaßt ein analoges 4- bis 20-mA-Meßwertsignal und ein diesem Meßwertsignal überlagertes Kommunikationssignal in Form eines frequenzmodulierten, eine erste und eine zweite Frequenz aufweisenden Digitalsignals, welches z. B. einen Status des Feldgerätes 6 anzeigt. Ein Sendesignal, das ein Modulator 7 über einen Bufferverstärker 8 und über einen Übertrager 9 dem Feldgerät 6 zuführt, besteht lediglich aus dem Digitalsignal und ist z. B. zur Meßbereichseinstellung im Feldgerät 6 vorgesehen.This reception signal comprises an analog 4 to 20 mA measurement signal and a communication signal superimposed on this measurement signal in the form of a frequency-modulated digital signal having a first and a second frequency, which indicates, for example, a status of the field device 6. A transmission signal, which a modulator 7 supplies to the field device 6 via a buffer amplifier 8 and a transmitter 9, consists only of the digital signal and is intended, for example, for setting the measurement range in the field device 6.
Bestandteile des Trennverstärkers 5 sind ein Eingangsverstärker 10, ein diesem nachgeschalteter Linearkoppler 11 und ein Ausgangsverstärker 12, an welchen an einem Verbindungspunkt 13 die Meßwerterfassungseinheit 2 und über eine Filtereinheit in Form eines Koppelkondensators 14 der Demodulator 3 angeschlossen ist, wodurch das Empfangssignal sowohl der Meßwerterfassungseinheit 2 als auch dem Koppelkondensator 14 zuführbar ist. Die Meßwerterfassungseinheit umfaßt einen A/D-Wandler 15 und einen diesem nachgeschalteten MikroController 16, wobei der A/D-Wandler 15 das Empfangssignal in ein Binärsignal umsetzt, welches der Mikrocontroller 16 auswertet und aus welchem der Mikrocontroller die zu diesem Signal dazugehörigen Meßwerte ermittelt. Der Koppelkondensator 14 koppelt das frequenzmodulierte Digitalsignal aus, welches der Demodulator 3 demoduliert und eine Sende- und Empfangseinheit 17 dem Mikrocontroller 16 der Meßwerterfassungseinheit 2 zur digitalen Signalaufbereitung zuführt. Dabei ermittelt der Mikrocontroller in einer Empfangsbetriebsart aus dem demodulierten Empfangssignal eine Bitinformation 0 und/oder 1. In einer Sendebetriebsart bildet eine Sendeeinrichtung der Sende- und Empfangseinheit 17 und der Modulator 7 aus einer vom Mikrocontroller 16 zugeführten Bitinformation 0 und/oder 1 ein frequenzmoduliertes Digitalsignal, welches über einen Kondensator 19, den Bufferverstär-Components of the isolation amplifier 5 are an input amplifier 10, a linear coupler 11 connected downstream of it and an output amplifier 12, to which the measured value acquisition unit 2 is connected at a connection point 13 and the demodulator 3 is connected via a filter unit in the form of a coupling capacitor 14, whereby the received signal can be fed to both the measured value acquisition unit 2 and the coupling capacitor 14. The measured value acquisition unit comprises an A/D converter 15 and a microcontroller 16 connected downstream of it, whereby the A/D converter 15 converts the received signal into a binary signal, which the microcontroller 16 evaluates and from which the microcontroller determines the measured values associated with this signal. The coupling capacitor 14 couples out the frequency-modulated digital signal, which the demodulator 3 demodulates and a transmitting and receiving unit 17 supplies to the microcontroller 16 of the measurement value acquisition unit 2 for digital signal processing. In a receiving mode, the microcontroller determines a bit information 0 and/or 1 from the demodulated received signal. In a transmitting mode, a transmitting device of the transmitting and receiving unit 17 and the modulator 7 form a frequency-modulated digital signal from a bit information 0 and/or 1 supplied by the microcontroller 16, which is fed via a capacitor 19, the buffer amplifier
GR 97 G 4451 DEGR 97 G 4451 DE
ker 8, den Übertrager 9, den Eingangswiderstand 4 und über das Leitungspaar La, Lb dem Feldgerät 6 zuführbar ist.ker 8, the transformer 9, the input resistor 4 and via the line pair La, Lb to the field device 6.
Claims (1)
dadurch gekennzeichnet,Analogue input unit to which a field device (6) can be connected via a line pair (La, Lb), via which a transmission or reception signal can be transmitted which comprises a measured value in the form of an analogue signal and/or a frequency-modulated digital signal, wherein a measured value acquisition unit (2) determines the associated measured value from the analogue signal and wherein means (16, 17, 7) generate the frequency-modulated digital signal from bit information 0 and/or 1 and means (16, 7, 3) generate the bit information 0 and/or 1 from the frequency-modulated digital signal,
characterized,
Priority Applications (2)
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| DE29718405U DE29718405U1 (en) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | Analog input unit |
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Applications Claiming Priority (1)
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| DE29718405U DE29718405U1 (en) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | Analog input unit |
Publications (1)
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| DE29718405U1 true DE29718405U1 (en) | 1998-11-12 |
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Family Applications (1)
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| DE29718405U Expired - Lifetime DE29718405U1 (en) | 1997-10-16 | 1997-10-16 | Analog input unit |
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| Country | Link |
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