Messumformer-Speisegerät

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Meßumformer-Speisegerät zur Versorgung eines Meßumformers mit elektrischer Energie von einer Gleichspannungsquelle über eine Zweidrahtverbindung, über die in der Gegenrichtung der vom Meßumformer erfaßte Meßwert durch einen zwischen zwei Grenzwerten veränderlichen Gleichstrom übertragen wird, wobei zur galvanischen Trennung in die Verbindung zwischen dem Meßumformer und der Gleichspannungsquelle ein Übertrager eingefügt ist, dessen Primärwicklung über einen Zerhacker an die Gleichspannungsquelle angeschlossen ist und an dessen Sekundärwicklung eine Gleichrichterschaltung angeschlossen ist, die an ihren Ausgangsanschlüssen einen durch Gleichrichtung des über den Übertrager übertragenen, zerhackten Stroms erzeugten Gleichstrom mit der durch den Meßumformer bestimmten Größe liefert.

[0002] Ein solches Meßumformer-Speisegerät ist beispielsweise aus der US-A-3 764 880 bekannt.

[0003] Ein Meßumformer-Speisegerät dieser Art ist dazu bestimmt, einen in einer explosionsgefährdeten Zone angeordneten passiven Meßumformer über eine Zweidrahtverbindung mit elektrischer Energie zu versorgen und zugleich die Übertragung des vom passiven Meßumformer gelieferten Meßsignals in Form eines zwischen zwei Grenzwerten veränderlichen Stromsignals in der Gegenrichtung zu ermöglichen. Einer üblichen Norm entsprechend ist das Stromsignal zwischen 4 mA und 20 mA veränderlich. Ein passiver Meßumformer enthält keine eigene elektrische Spannungsquelle, sondern er bezieht die für seinen Betrieb erforderliche Energie über die Zweidrahtverbindung von einer entfernt angeordneten Gleichspannungsquelle, und er bildet das Meßsignal dadurch, daß er der Gleichspannungsquelle zusätzlich zu dem Versorgungsstrom einen Ergänzungsstrom entnimmt, der so bemessen ist, daß der der Gleichspannungsquelle entnommene Gesamtstrom dem zu übertragenden Stromsignal entspricht, das zwischen den beiden Grenzwerten von beispielsweise 4 und 20 mA liegt. Diesem Stromsignal können außerdem noch Kommunikationssignale in Form von impulsförmigen Änderungen überlagert werden, wodurch digitale Daten in beiden Richtungen übertragen werden können. Da der Gesamtstrom nur in einer Richtung, nämlich von der Spannungsquelle zum Meßumformer übertragen wird, ist eine galvanische Trennung zwischen der Spannungsquelle und dem Meßumformer durch einen Übertrager möglich, indem der aus der Gleichspannungsquelle entnommene Gesamtstrom nach dem Prinzip eines Gleichspannungswandlers auf der Primärseite des Übertragers zerhackt und auf der Sekundärseite des Übertragers gleichgerichtet wird. Eine solche galvanische Trennung ist eine besonders vorteilhafte Schutzmaßnahme für Meßumformer, die in explosionsgefährdeten Zonen angeordnet sind. Die galvanische Trennung mittels des Übertragers eines Gleichspannungswandlers ermöglicht nicht nur die Übertragung des Versorgungsgleichstroms und des den Meßwert darstellenden Gleichstromsignals, sondern auch die bidirektionale Übertragung von Kommunikationssignalen in Form von dem Gesamtstrom überlagerten impulsförmigen Änderungen unter der Voraussetzung, daß die Zerhackerfrequenz wesentlich höher ist als die Frequenz der Kommunikationssignale.

[0004] Bei einem Meßumformer-Speisegerät der vorstehend geschilderten Art besteht jedoch das Problem, daß es nicht möglich ist, anstelle des passiven Meßumformers einen aktiven Meßumformer anzuschließen. Ein aktiver Meßumformer unterscheidet sich von einem passiven Meßumformer dadurch, daß er mit einer eigenen elektrischen Energieversorgung ausgestattet ist und das Meßsignal in Form des zwischen zwei Grenzwerten veränderlichen Gleichstromsignals aus dieser eigenen Energieversorgung erzeugt und an seinen Ausgängen abgibt. Es ist nicht möglich, das vom aktiven Meßumformer gelieferte Gleichstromsignal in der der Übertragungsrichtung des Gleichspannungswandlers entgegengesetzten Richtung zu übertragen.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Meßumformer-Speisegeräts der eingangs angegebenen Art, das unter Aufrechterhaltung der durch die galvanische Trennung bewirkten Schutzmaßnahme wahlweise mit einem passiven Meßumformer oder mit einem aktiven Meßumformer betrieben werden kann.

[0006] Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6.

[0007] Bei dem erfindungsgemäßen Meßumformer-Speisegerät bewirkt die zwischen dem aktiven Meßumformer und der Gleichrichterschaltung eingefügte Anpassungsschaltung, daß die primärseitig angeordnete Gleichspannungsquelle über die Gleichrichterschaltung und den Übertrager in gleicher Weise wie durch einen passiven Meßumformer mit einem Gleichstrom belastet wird, der dem zu übertragenden Meßsignal entspricht. Von der Primärseite her gesehen ist daher nicht erkennbar, ob sekundärseitig ein aktiver oder ein passiver Meßumformer angeschlossen ist. Der über die Gleichrichterschaltung und den Übertrager aus der primärseitigen Gleichspannungsquelle entnommene Strom enthält auch den für den Betrieb der Anpassungsschaltung erforderlichen Versorgungsstrom. Dem Gesamtstrom können in gleicher Weise wie bei Belastung durch einen passiven Meßumformer Kommunikationssignale in Form von impulsförmigen Änderungen überlagert werden, die bidirektional über den Übertrager übertragen werden. Die durch die galvanische Trennung bewirkte Schutzmaßnahme für explosionsgefährdete Zonen bleibt unabhängig davon, ob ein aktiver oder ein passiver Meßumformer angeschlossen ist, voll erhalten.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

[0009] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1

das Schaltbild eines Meßumformer-Speisegeräts bekannter Art zur Versorgung eines passiven Meßumformers mit elektrischer Energie und zur Übertragung des Meßsignals über eine Zweidrahtverbindung,

Fig. 2

die Abänderung des Meßumformer-Speisegeräts von Fig. 1 zum wahlweisen Anschluß eines aktiven Meßumformers anstelle eines passiven Meßumformers und

Fig. 3

das Meßumformer-Speisegerät von Fig. 2 mit dem Schaltbild einer Ausführungsform der Anpassungsschaltung.

[0010] In Fig. 1 der Zeichnung bilden die rechts der unterbrochenen Linie A-A dargestellten Schaltungsbestandteile ein Meßumformer-Speisegerät 10 nach dem Stand der Technik zur Versorgung eines passiven Meßumformers 11 mit elektrischer Energie von einer Gleichspannungsquelle 12 über die beiden Leiter 13, 14 einer Zweidrahtverbindung, über die in der Gegenrichtung das vom Meßumformer 11 erzeugte Meßwertsignal übertragen wird. Die Zweidrahtverbindung 13, 14 ist unterbrochen dargestellt, um anzudeuten, daß sie von beliebiger Länge sein kann. Sie verbindet den passiven Meßumformer 11 mit zwei Klemmen 15, 16 des Meßumformer-Speisegeräts 10.

[0011] Der Meßumformer 11 enthält einen Sensor für die zu messende physikalische Größe und eine elektronische Schaltung zur Umwandlung des Sensorsignals in das zu übertragende Meßwertsignal. Ein passiver Meßumformer enthält keine eigene Energiequelle, sondern er bezieht die für den Betrieb der elektronischen Schaltung erforderliche Energie über die Zweidrahtverbindung 13, 14 von der Gleichspannungsquelle 12 in dem an entfernter Stelle angeordneten Meßumformer-Speisegerät 10. Einem üblichen Standard entsprechend bildet der Meßumformer 11 das Meßwertsignal dadurch, daß er den aus der Gleichspannungsquelle 12 entnommenen Strom so einstellt, daß der Meßwert durch einen zwischen 4 mA und 20 mA liegenden Gleichstrom ausgedrückt ist. Der Gleichstrom wird durch eine am Ort der Gleichspannungsquelle 12 angeordnete Auswerteschaltung 18 gemessen und zur Ermittlung des Meßwertes der vom Meßumformer 11 erfaßten physikalischen Größe ausgewertet. Zusätzlich kann der Meßumformer 11 so ausgebildet sein, daß er dem Stromsignal digitale Kommunikationssignale in Form von impulsförmigen Veränderungen überlagert, so daß Meßwerte und Parameter digital gelesen und geschrieben werden können. Es besteht dann die Forderung, solche Kommunikationssignale bidirektional zwischen dem Meßumformer 11 und der Auswerteschaltung 18 zu übertragen.

[0012] Wenn der passive Meßumformer 11 in einer explosionsgefährdeten Zone angeordnet ist, müssen zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Eine besonders wirksame Schutzmaßnahme für explosionsgefährdete Zonen ist eine galvanische Trennung zwischen dem Meßumformer 11 einerseits und der Gleichspannungsquelle 12 und der Auswerteschaltung 18 andererseits. Das in Fig. 1 dargestellte Meßumformer-Speisegerät 10 ist mit einer solchen galvanischen Trennung ausgebildet.

[0013] Die galvanische Trennung erfolgt bei dem Meßumformer-Speisegerät 10 von Fig. 1 durch einen Übertrager 20 mit einer Primärwicklung 21 und einer Sekundärwicklung 22. Die Gleichspannungsquelle 12 ist zwischen einem Mittelabgriff 23 der Primärwicklung 21 und Masse angeschlossen. Jeder der beiden Außenanschlüsse 24 und 25 der Primärwicklung 21 ist über einen Schalter 26 bzw. 27 mit dem einen Anschluß 28 eines Widerstands 29 verbunden, dessen anderer Anschluß an Masse liegt. Die beiden Schalter 26 und 27 werden durch einen Taktgeber 30 mit einer verhältnismäßig hohen Taktfrequenz von beispielsweise 200 kHz im Gegentakt gesteuert, so daß der Schalter 26 geöffnet ist, wenn der Schalter 27 geschlossen ist, und umgekehrt. Somit fließt der von der Gleichspannungsquelle 12 gelieferte Strom im Takt der Schalterbetätigung abwechselnd gegensinnig durch die eine bzw. die andere Hälfte der Primärwicklung 21, jedoch stets gleichsinnig durch den Widerstand 29. In der Primärwicklung 21 ist die Gleichspannung zu einer Rechteck-Wechselspannung zerhackt, die in die Sekundärwicklung 22 übertragen wird. An die Sekundärwicklung 22 ist eine Vollweg-Gleichrichterschaltung 31 mit vier Dioden 32 und einem Siebkondensator 33 angeschlossen, die durch Gleichrichtung der Rechteck-Wechselspannung die Betriebsgleichspannung für den passiven Meßumformer 11 erzeugt. Es ist somit zu erkennen, daß der Übertrager 20 in Verbindung mit dem aus den Schaltern 26, 27 und dem Taktgeber 30 gebildeten Zerhacker und mit der Gleichrichterschaltung 31 einen Gleichspannungswandler bekannter Art bildet. Die Schalter 26, 27, die vereinfacht als mechanische Schaltkontakte dargestellt sind, sind in Wirklichkeit natürlich schnelle elektronische Schalter, beispielsweise Feldeffekttransistoren.

[0014] Als weitere Schutzmaßnahme für die Verwendung des passiven Meßumformers 11 in einer explosionsgefährdeten Zone enthält die Gleichrichterschaltung 31 einen über eine Sicherung 34 angeschlossenen Spannungsbegrenzer 35, der als Zenerdiode dargestellt ist. Zwischen die Ausgangsanschlüsse 36, 37 der Gleichrichterschaltung 31 und die für den Anschluß des passiven Meßumformers 11 bestimmten Klemmen 15, 16 des Meßumformer-Speisegeräts sind Schutzwiderstände 38 bzw. 39 eingefügt. Die Schutzwiderstände 38, 39 verhindern ein Ansteigen des Stroms in der explosionsgefährdeten Zone über einen zulässigen Grenzwert, und der Spannungsbegrenzer 35 begrenzt in Verbindung mit der Sicherung 34 die Spannung in der explosionsgefährdeten Zone auf einen zulässigen Wert.

[0015] Der passive Meßumformer 11 entnimmt der Gleichrichterschaltung 31 einen Gleichstrom I_MP, dessen Wert im Bereich von 4 bis 20 mA so eingestellt ist, daß er den Meßwert der vom Sensor erfaßten physikalischen Größe darstellt. Dieser Gleichstrom wird über den Übertrager 20 von der Gleichspannungsquelle 12 geliefert, so daß bei einem Übersetzungsverhältnis 1:1 des Übertragers 20 ein Gleichstrom gleicher Größe über den Widerstand 29 fließt. Die am Widerstand 29 abfallende Gleichspannung ist somit dem vom passiven Meßumformer 11 eingestellten Meßstrom I_MP proportional. Sie wird der an den Anschluß 28 angeschlossenen Auswerteschaltung 18 zugeführt.

[0016] Wenn dem Meßstrom I_MP durch den passiven Meßumformer 11 Kommunikationssignale in Form von impulsförmigen Änderungen überlagert sind, werden diese impulsförmigen Änderungen ebenfalls über den Übertrager 20 übertragen, so daß sie sich in impulsförmigen Spannungsänderungen in der am Widerstand 29 abfallenden Spannung äußern. Diese Spannungsänderungen werden von der Auswerteschaltung 18 gleichfalls erfaßt und ausgewertet. Die Folgefrequenz der impulsförmigen Änderungen ist wesentlich geringer als die Taktfrequenz des Taktgebers 30. Die Auswerteschaltung 18 enthält vorzugsweise am Eingang ein Tiefpaßfilter, dessen Grenzfrequenz so eingestellt ist, daß die Taktfrequenz des Taktgebers 30 unterdrückt wird, jedoch die überlagerten impulsförmigen Kommunikationssignale übertragen werden.

[0017] Fig. 2 zeigt das Prinzipschema eines Meßumformer-Speisegeräts 40, das es ermöglicht, anstelle des passiven Meßumformers 11 wahlweise einen aktiven Meßumformer 41 anzuschließen. Im Gegensatz zu einem passiven Meßumformer enthält ein aktiver Meßumformer eine eigene elektrische Spannungsversorgung, und er gibt am Ausgang einen von dieser Spannungsversorgung gelieferten Gleichstrom ab, dessen Größe wieder im Bereich von 4 bis 20 mA dem Meßwert der vom Sensor erfaßten physikalischen Größe entspricht. Es ist unmittelbar zu erkennen, daß es nicht möglich wäre, den aktiven Meßumformer 41 einfach anstelle des passiven Meßumformers 11 an die Klemmen 15, 16 der Schaltungsanordnung von Fig. 1 anzuschließen, denn der vom aktiven Meßumformer 41 gelieferte Gleichstrom könnte nicht über die Gleichrichterschaltung 31 und den Übertrager 20 zur Primärseite des Übertragers 20 übertragen werden. Das Meßumformer-Speisegerät 40 hat daher zwei weitere Klemmen 42 und 43, an die der aktive Meßumformer 41 über die beiden Leiter 44 und 45 einer Zweidrahtverbindung angeschlossen ist.

[0018] Zur Vereinfachung sind in Fig. 2 nur die auf der Sekundärseite des Übertragers 20 liegenden Schaltungsbestandteile des Meßumformer-Speisegeräts 40 dargestellt; die auf der Primärseite liegenden Schaltungsbestandteile sind mit denjenigen von Fig. 1 identisch. Soweit die Schaltungsbestandteile in Fig. 2 mit denjenigen von Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet, und sie haben die gleiche Funktion, wie sie zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Es ist unmittelbar zu erkennen, daß für den passiven Meßumformer 11 die gleiche Schaltungsanordnung wie in Fig. 1 vorhanden ist, mit dem einzigen Unterschied, daß zwischen den Anschluß 36 der Gleichrichterschaltung 31 und den Schutzwiderstand 38 ein Umschalter 50 eingefügt ist. Wenn der Umschalter 50 in die Stellung gebracht ist, in der er die Gleichrichterschaltung 31 über den Schutzwiderstand 38 mit der Klemme 15 verbindet, ist die Schaltungsanordnung mit derjenigen von Fig. 1 identisch.

[0019] Wenn dagegen der Umschalter 50 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht ist, verbindet er den Anschluß 36 der Gleichrichterschaltung 31 über einen Verbindungsleiter 51, einen Trennkondensator 52, einen Schutzwiderstand 53 und eine Diode 54 mit der Klemme 42. Der Anschluß 37 der Gleichrichterschaltung 31 ist über einen Verbindungsleiter 55 und einen Schutzwiderstand 56 dauernd mit der Klemme 43 verbunden. Wie zuvor erläutert, enthält der aktive Meßumformer 41 eine eigene elektrische Spannungsversorgung, und er gibt am Ausgang einen Gleichstrom I_MA ab, dessen Größe im Bereich von 4 bis 20 mA dem Meßwert der vom Sensor erfaßten physikalischen Größe entspricht. Zwischen den aktiven Meßumformer 41 und die Gleichrichterschaltung 31 ist eine Anpassungsschaltung 60 eingefügt, die der Gleichrichterschaltung 31 einen Gleichstrom I_MS entnimmt, der dem vom aktiven Meßumformer 41 gelieferten Gleichstrom I_MA gleich oder proportional ist. Die Anpassungsschaltung 60 enthält einen über die Diode 54 an die Klemmen 42 und 43 angeschlossenen Widerstand 61, eine Steuerschaltung 62, deren Eingangsanschlüsse mit den Anschlüssen des Widerstands 61 verbunden sind, und eine zwischen den Verbindungsleitern 51 und 55 angeschlossene steuerbare Stromquelle 63, deren Steuereingang mit dem Ausgang der Steuerschaltung 62 verbunden ist. Somit überbrückt die steuerbare Stromquelle 63 die beiden Ausgangsanschlüsse 36 und 37 der Gleichrichterschaltung 31, wenn der Umschalter 50 die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt, die dem Anschluß des aktiven Meßumformers 41 entspricht. Die Steuerschaltung 62 empfängt am Eingang eine Gleichspannung, die dem vom Strom I_MA verursachten Spannungsabfall am Widerstand 61 entspricht, und sie ist so ausgebildet, daß ihr Ausgangssignal die steuerbare Stromquelle 63 so einstellt, daß der aus der Gleichrichterschaltung 31 entnommene Strom I_MS dem vom aktiven Meßumformer 41 gelieferten Strom I_MA mit einem vorbestimmten konstanten Faktor proportional ist. Vorzugsweise hat dieser Faktor den Wert 1, so daß der Strom I_MS gleich dem Strom I_MA ist. Somit ergibt der aus der Gleichrichterschaltung 31 entnommene Strom I_MS die gleiche Wirkung wie der in der anderen Stellung des Umschalters 50 vom passiven Meßumformer 11 bestimmte Strom I_MP: Er wird auf die Primärseite des Übertragers 20 gespiegelt und ruft einen proportionalen Spannungsabfall am Widerstand 29 hervor. Dieser Spannungsabfall ist somit dem vom aktiven Meßumformer 41 gelieferten Meßstrom I_MA proportional.

[0020] Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer Ausführungsform der steuerbaren Anpassungsschaltung 60 von Fig. 2. Die Schaltungsbestandteile, die denjenigen von Fig. 2 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 bezeichnet. Die steuerbare Stromquelle 63 ist durch einen Feldeffekttransistor 70 gebildet, der in Reihe mit einem Widerstand 71 zwischen den Verbindungsleitern 51 und 55 angeschlossen ist. Die Steuerschaltung 62 enthält einen Operationsverstärker 72, dessen Stromversorgungsanschlüsse mit den Verbindungsleitern 51 und 55 verbunden sind, so daß der Operationsverstärker 72 von der Gleichrichterschaltung 31 mit Strom versorgt wird, wenn der Umschalter 50 in die Stellung gebracht ist, die dem Anschluß des aktiven Meßumformers 41 entspricht. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 72 ist über einen Widerstand 73 mit dem Verbindungsleiter 55 verbunden. In den Verbindungsleiter 55 ist zwischen den Anschlußstellen der steuerbaren Stromquelle 63, des Operationsverstärkers 72 und des Widerstands 73 einerseits und dem Ausgangsanschluß 37 der Gleichrichterschaltung 31 andererseits ein Widerstand 74 eingefügt, über den somit sowohl der von der steuerbaren Stromquelle 63 bestimmte Strom als auch der Versorgungsstrom des Operationsverstärkers 72 fließt. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 72 ist an den Abgriff eines Spannungsteilers aus zwei Widerständen 75 und 76 angeschlossen, die in Serie zwischen dem über die Diode 54 mit der Klemme 42 verbundenen Anschluß des Widerstands 61 und dem Anschluß 37 der Gleichrichterschaltung 31 angeschlossen sind. Der Ausgang des Operationsverstärkers 72 ist mit dem Gate-Anschluß des Feldeffekttransistors 70 verbunden.

[0021] Bezeichnet man die Widerstandswerte der Widerstände 61, 74, 75 und 76 mit R₆₁, R₇₄, R₇₅ bzw. R₇₆, so besteht der folgende Zusammenhang zwischen dem über den Widerstand 61 fließenden Strom I_MA und dem über den Widerstand 74 zum Eingangsanschluß 37 der Gleichrichterschaltung 31 fließenden Strom I_MS:

[0022] Somit ist der Strom I_MS zu dem Strom I_MA mit einem durch die Widerstände bestimmten konstanten Faktor proportional. Dieser konstante Faktor kann durch geeignete Bemessung der Widerstände gleich 1 gemacht werden, so daß dann der Strom I_MS gleich dem Strom I_MA ist. Dies gilt beispielsweise für die folgenden Widerstandswerte:

R₆₁ = 250 Ω

R₇₄ = 50 Ω

R₇₅ = 100 kΩ

R₇₆ = 20 kΩ

[0023] Aus den Figuren 2 und 3 ist ferner zu erkennen, daß bei jeder Stellung des Umschalters 50 die im Hinblick auf die explosionsgefährdete Zone getroffenen Schutzmaßnahmen, nämlich die galvanische Trennung durch den Übertrager 20, die Spannungsbegrenzung durch den Spannungsbegrenzer 35 und die Sicherung 34 und die Strombegrenzung durch die Schutzwiderstände 38, 39 bzw. durch die Schutzwiderstände 53, 56 in vollem Umfang wirksam bleiben. Der Trennkondensator 52 bewirkt eine gleichstrommäßige Trennung des aktiven Meßumformers 41 von der Gleichrichterschaltung 31, ermöglicht aber die Übertragung der überlagerten Kommunikationssignale.

[0024] Die Diode 54 ist so gepolt, daß sie den vom aktiven Meßumformer 41 gelieferten Strom I_MA in der Durchlaßrichtung über den Widerstand 61 fließen läßt, aber einen Stromfluß vom Meßumformer-Speisegerät 40 zum aktiven Meßumformer 41 verhindert. Durch die bereits in der Schaltung von Fig. 1 enthaltene Strom- und Spannungsbegrenzung ist beim Anschluß eines passiven Meßumformers eine ausreichende Sicherheit für das Meßumformer-Speisegerät gegeben, weil die in einem Störfall maximal vorhandene Energie zu gering ist, um einen Funken zu zünden. Beim Anschluß eines aktiven Meßumformers könnte aber der Fall auftreten, daß ein aus dem Meßumformer-Speisegerät fließender Strom, der für sich genommen zur Zündung eines Funkens zu schwach wäre, sich außerhalb des Meßumformer-Speisegeräts einem vom aktivem Meßumformer stammenden Strom überlagert, so daß die Summe der beiden Ströme ausreichen könnte, einen Funken zu zünden. Diese Gefahr wird durch die Diode 54 ausgeschlossen, da sie verhindert, daß ein Strom vom Meßumformer-Speisegerät zum aktiven Meßumformer fließt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Ermitteln eines eine physikalische Größe darstellenden Meßwerts, welche Vorrichtung ein von einem Gleichstrom (I_MS) durchflossenes Meßumformer-Speisegerät (40), das zur Versorgung eines, insb. in einer explosionsgefährdeten Zone angeordneten, Meßumformers mit elektrischer Energie über eine Zweidrahtverbindung geeignet ist, und einen an das Meßumformer-Speisegerät (40) gekoppelten Meßumformer (41) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Meßumformer (41) um einen aktiven Meßumformer handelt, der mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet ist und der einen den Meßwert darstellenden Ausgangsstrom (I_MA) liefert, und daß zum Anschluß des aktiven Meßumformers (41) an das Meßumformer-Speisegerät (40) eine Anpassungsschaltung (60) vorgesehen ist, die mit dem Meßumformer (41) und dem Meßumformer-Speisegerät (40) derart verbunden ist, daß sie sowohl vom Ausgangsstrom (I_MA) als auch vom Gleichstrom (I_MS) durchflossen ist, und die den im Meßumformer-Speisegerät (40) fließenden Gleichstrom (I_MS) unter Verwendung des Ausgangsstroms (I_MA) so einstellt, daß dieser Gleichstrom (I_MS) dem Ausgangsstrom (I_MA) des aktiven Meßumformers (41) proportional ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Gleichstrom (I_MS) treibende Gleichspannung von einer Gleichspannungsquelle (12) geliefert wird, und daß zur galvanischen Trennung in die Verbindung zwischen dem Meßumformer (41) und der Gleichspannungsquelle (12) ein Gleichspannungswandler (20, 26, 27, 30, 31) eingefügt ist, der sekundärseitig vom Gleichstrom (I_MS) durchflossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungswandler einen Übertrager (20) umfaßt, von dem eine Primärwicklung (21) über einen Zerhacker (26, 27, 30) mit der Gleichspannungsquelle (12) gekoppelt ist, und von dem eine Sekundärwicklung (22) an eine Gleichrichterschaltung (31) angeschlossen ist, die an ihren Ausgangsanschlüssen den durch Gleichrichtung des über den Übertrager (20) übertragenen, zerhackten Stroms erzeugten Gleichstrom (I_MS) mit der durch den Ausgangsstrom (I_MA) bestimmten Größe liefert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassungsschaltung (60) im Meßumformer-Speisegerät (40) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßumformer-Speisegerät (40) einen Umschalter (50) umfaßt, der den Gleichstrom (I_MS) wahlweise entweder durch eine mit dem Meßumformer-Speisegerät (40) verbundene Zweidrahtverbindung oder durch die Anpassungsschaltung (60) fließen läßt.

6. Verfahren zum Messen einer veränderlichen physikalischen Größe, welches Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

- Verbinden eines Meßumformer-Speisegeräts (40) mit einem aktiven Meßumformer (41) unter Zwischenschaltung einer Anpassungsschaltung (60), wobei der aktive Meßumformer (41) mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet ist,

- Erfassen der physikalischen Größe mittels des aktiven Meßumformers (41),

- Erzeugen eines die Anpassungsschaltung (60) durchfließenden, zur physikalischen Größe proportionalen Ausgangsstroms (I_MA) mittels des mit der Anpassungsschaltung (60) verbundenen Meßumformers (41),

- Erzeugen eines die Anpassungsschaltung (60) durchfließenden, veränderlichen Gleichstroms (I_MS) mittels des mit der der Anpassungsschaltung (60) verbundenen Meßumformer-Speisegeräts (40),

- Regeln des in der Anpassungsschaltung (60) fließenden Gleichstroms (I_MS) unter Verwendung des in der Anpassungsschaltung (60) fließenden Ausgangsstroms (I_MA), so daß der Gleichstrom (I_MS) gleich oder proportional zum Ausgangsstroms (I_MA) ist, sowie

- Messen des Gleichstroms (I_MS) und Ermitteln eines Meßwerts für die vom Meßumformer (41) erfaßte physikalische Größe.

7. Verfahren nach Anspruch 6, das zur Verwirklichung einer galvanischen Trennung zwischen Meßumformer (41) und einer den Gleichstrom (I_MS) treibenden Gleichspannungsquelle (12) folgende weitere Schritte umfaßt:

- Zerhacken des Gleichstroms (I_MS),

- Übertragen des zerhackten Gleichstroms (I_MS) mittels eines Übertragers (20) und

- Gleichrichten des via Übertrager (20) übertragen Gleichstroms (I_MS).

Claims

1. A device for determining a measurement value representing a physical magnitude, which device comprises a measuring-transducer feed appliance (40), through which a direct current (I_MS) passes and which is suitable for supplying a measuring transducer - in particular arranged in a region at risk from explosion - with electrical energy by way of a two-wire connexion, and a measuring transducer (41), coupled to the measuring-transducer feed appliance (40), characterized in that the measuring transducer (41) is an active measuring transducer which is provided with a separate energy supply and which delivers an output current (I_MA) representing the measurement value, and in order to connect the active measuring transducer (41) to the measuring-transducer feed appliance (40) an adapter circuit (60) is provided which is connected to the measuring transducer (41) and the measuring-transducer feed appliance (40), in such a way that both the output current (I_MA) and the direct current (I_MS) flow through it, and which sets the direct current (I_MS) flowing in the measuring-transducer feed appliance (40) in such a way whilst using the output current (I_MA) that the said direct current (I_MS) is proportional to the output current (I_MA) of the active measuring transducer (41).

2. A device according to Claim 1, characterized in that a direct-current voltage driving the direct current (I_MS) is delivered by a source (12) of direct-current voltage, and a d.c. voltage transformer (20, 26, 27, 30, 31), through which the direct current (I_MS) flows on the secondary side, is inserted into the connexion between the measuring transducer (41) and the source (12) of direct-current voltage for galvanic separation.

3. A device according to Claim 2, characterized in that the d.c. voltage transformer comprises a transmitter (20) from which a primary winding (21) is coupled to the source (12) of direct-current voltage by way of a chopper (26, 27, 30) and from which a secondary winding (22) is connected to a rectifier circuit (31) which at its output terminals delivers the direct current (I_MS) - produced by rectification of the chopped current transmitted by way of the transmitter (20) - at the magnitude determined by the output current (I_MA).

4. A device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the adapter circuit (60) is arranged in the measuring-transducer feed appliance (40).

5. A device according to Claim 4, characterized in that the measuring-transducer feed appliance (40) comprises a change-over switch (50) which lets the direct current (I_MS) flow optionally either through a two-wire connexion connected to the measurin-transducer feed appliance (40) or through the adapter circuit (60).

6. A method of measuring a variable physical magnitude, which method comprises the following steps:

- connecting a measuring-transducer feed appliance (40) to an active measuring transducer (41) with the interposition of an adapter circuit (60), wherein the active measuring transducer (41) is provided with a separate energy supply,

- detecting the physical magnitude by means of the active measuring transducer (41),

- producing an output current (I_MA)- flowing through the adapter circuit (60) and proportional to the physical magnitude - by means of the measuring transducer (41) connected to the adapter circuit (60),

- producing a variable direct current (I_MS) - flowing through the adapter circuit (60) - by means of the measuring-transducer feed appliance (40) connected to the adapter circuit (60),

- regulating the direct current (I_MS) flowing in the adapter circuit (60) whilst using the output current (I_MA) flowing through the adapter circuit (60), so that the direct current (I_MS) is equal or proportional to the output current (I_MA), and

- measuring the direct current (I_MS) and determining a measurement value for the physical magnitude detected by the measuring transducer (41).

7. A method according to Claim 6, which comprises the following further steps in order to effect a galvanic separation between the measuring transducer (41) and a source (12) of direct-current voltage driving the direct current (I_MS):

- chopping the direct current (I_MS),

- transmitting the chopped direct current (I_MS) by means of a transmitter (20), and

- rectifying the direct current (I_MS) transmitted via the transmitter (20).

Revendications

1. Dispositif permettant de délivrer une valeur de mesure représentant une grandeur physique, lequel dispositif contient un appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) parcouru par un courant continu (I_MS), apte à alimenter avec de l'énergie électrique, par l'intermédiaire d'une connexion à deux fils, un convertisseur de mesure disposé en particulier dans une zone explosive, et un convertisseur de mesure (41) couplé à l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40), caractérisé en ce que le convertisseur de mesure (41) est un convertisseur de mesure actif équipé d'une alimentation en énergie qui lui est propre, et qui délivre un courant de sortie (I_MA) représentant la valeur de mesure, et en ce que, pour relier le convertisseur de mesure (41) actif à l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40), il est prévu un circuit d'adaptation (60) connecté avec le convertisseur de mesure (41) et l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) de telle sorte qu'il soit parcouru à la fois par le courant de sortie (I_MA) et par le courant continu (I_MS), et en ce qu'il règle le courant continu (I_MS) parcourant l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) en utilisant le courant de sortie (I_MA) de telle sorte que ce courant continu (I_MS) soit proportionnel au courant de sortie (I_MA) du convertisseur de mesure (41) actif.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est délivré une tension continue, commandant le courant continu (I_MS), provenant d'une source de tension continue (12), et en ce que, pour réaliser la séparation galvanique dans le cadre de la connexion entre le convertisseur de mesure (41) et la source de tension continue (12), il est intégré un transformateur de tension continue (20, 26, 27, 30, 31) qui est parcouru par le courant continu (I_MS) du côté secondaire.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le transformateur de tension continue (2) contient un translateur (20) à partir duquel un enroulement primaire (21) est couplé à la source de tension continue (12) par l'intermédiaire d'un vibreur (26, 27, 30) et à partir duquel un enroulement secondaire (22) est relié à un circuit redresseur (31) qui délivre, au niveau de ses liaisons de sortie, le courant continu (I_MS) produit par l'intermédiaire de la direction continue du courant amené à vibrer et transmis par l'intermédiaire du translateur (20), présentant la grandeur déterminée par le courant de sortie (I_MA).

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit d'adaptation (60) est disposé dans l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) contient un commutateur (50) qui laisse circuler le courant, au choix, au travers d'une connexion à deux fils reliée à l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) ou au travers du circuit d'adaptation (60).

6. Procédé de mesure d'une grandeur physique variable, lequel procédé comprend les étapes suivantes :

- connexion d'un appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) avec un convertisseur de mesure actif (41) en intégrant un circuit d'adaptation (60), moyennant quoi le convertisseur de mesure actif (41) est équipé d'une alimentation en énergie qui lui est propre,

- enregistrement d'une grandeur physique à l'aide du convertisseur de mesure actif (41),

- production d'un courant de sortie (I_MA) parcourant le circuit d'adaptation (60) et proportionnel à la grandeur physique à l'aide du convertisseur de mesure (41) relié au circuit d'adaptation (60),

- production d'un courant continu (I_MS) parcourant le circuit d'adaptation (60), variable, à l'aide de l'appareil d'alimentation du convertisseur de mesure (40) relié au circuit d'adaptation (60),

- réglage du courant continu (I_MS) circulant dans le circuit d'adaptation (60) en utilisant le courant de sortie (I_MA) circulant dans le circuit d'adaptation (60), de telle sorte que le courant continu (I_MS) soit égal ou proportionnel au courant de sortie (I_MA), et

- mesure du courant continu (I_MS) et délivrance d'une valeur de mesure pour la grandeur physique enregistrée par le convertisseur de mesure (41).

7. Procédé selon la revendication 6, qui, pour réaliser la séparation galvanique entre le convertisseur de mesure (41) et une source de tension continue (12) délivrant le courant continu (I_MS), comprend les étapes suivantes :

- vibration du courant continu (I_MS),

- transmission du courant continu (I_MS) amené à vibrer à l'aide du translateur (20) et

- redressement du courant continu (I_MS) transmis par l'intermédiaire du translateur (20).

Zeichnung