CN101802943B - 用于传输能量和数据的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于传输能量及数据的方法和装置，所述装置包括：初级侧(PS)，其上设置了放大器(V)；次级侧，其上设置了数据源(MS)，例如测量传感器；和完全流电隔离的插头接点(SK)，其将初级侧(PS)和次级侧(SS)电感耦合。为了将功率损耗以及波动参数的干扰影响最小化，通过插头接点(SK)和放大器(V)优选E类放大器将功率调节到可预定的期望值。为此，微控制器(MK)分接初级线圈(PS)上的初级电压(UP)并为放大器(V)产生经调节的工作电压(Uvari)以及经调节的触发频率(fvari)，以保持放大器(V)的工作点总在最佳范围内。

Description

用于传输能量和数据的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于传输能量和数据的方法，其中提供具有放大器的初级侧和具有数据源的次级侧，其中放大器和数据源被利用完全流电隔离的插头接点而电感耦合，其中能量被电感地从放大器传输至次级侧上的数据源，并且数据沿着相反方向从数据源单向地电感传输至放大器，并且在给定情况中还被双向地从放大器传输至数据源。
本发明还涉及一种用于传输能量和数据的装置，其中提供具有放大器的初级侧和具有数据源的次级侧，其中放大器和数据源被利用完全流电隔离的插头接点而电感耦合，其中能量可以电感地从放大器传输至次级侧上的数据源，并且数据可以沿着相反方向从数据源单向地电感传输至放大器，并且在给定情况中也可以被双向地从放大器传输至数据源。
背景技术
这种用于传输能量和数据的方法和装置例如装备在用于测量物理变量(例如，pH值)的测量设备中，测量传感器用作数据源。在这种测量设备中，提供具有放大器的初级侧和具有测量传感器的次级侧，初级侧和次级侧利用完全流电隔离的插头接点彼此电感耦合。在有***危险的区域中需要流电隔离。
对于能量及数据的传输，从EP 0 980 603 B1已知适用于有***危险区域中的测量设备的插塞连接。为了改进传输性能，初级侧以及或者还有次级侧装备有收发机，除了执行发送及接收功能之外，收发机还用作放大器。
这种装置的一个弱点是插塞连接，因为不同的电缆和测量传感器以及在某些情况下的机械公差和环境影响都会导致可变的功率传输。
发明内容
因此，本发明的目的是构造一种用于传输能量和数据的方法及装置，将可变功率传输的影响最小化。
在方法方面，利用权利要求1中给出的特征，通过调节由插塞连接和数据源接收的功率实现这个目的。
在装置方面，利用权利要求12中给出的特征，通过令由插塞连接和数据源接收的功率可调而实现这个目的。
在本发明中，由插塞连接和数据源(例如，测量传感器)接收的功率被调节为期望值，不仅功率损耗最小化且防止产生无功功率，而且所有干扰参数的影响都得到补偿。放大器，特别是E类放大器因此总是位于谐振点或者位于谐振点附近，从而无功功率部分最小化。尽管如此，放大器的频率可以改变，以实现调幅或调频、或者幅移键控或频移键控。
从属权利要求中给出了本发明的实施例的例子。功率调节可以以简单而非常有效的方式例如通过调节在初级侧上的触发频率、工作电压(优选二者的大小)而实现。
在本发明的一个实施例中，放大器，优选E类放大器的触发频率和工作电压被利用微控制器而依赖于在初级线圈上的初级电压而得到调节。在本发明中，放大器的工作点并不保持固定，而是总是在最佳位置，更确切地说，在谐振点或者谐振点附近，以在很大程度上防止或最小化无功功率部分。
当数据源(例如，测量传感器)接收的能量过小时，它通过向微控制器发送所谓的欠电压比特而显示这一情况，微控制器立即重调电压。
在本发明的另一实施例中，微控制器控制用于为放大器产生工作电压的DC-DC转换器。
在本发明的另一实施例中，提供数字传感器作为测量传感器。
本发明可以以具有优点的方式例如在用于测量有***危险的区域中的pH值的测量设备中得到应用。然而，它并不限于这种应用场合。本发明还可以具有优点地应用于除了进行能量传输还进行数据交换的地方，这种数据传输可以是单向的或者双向的。
附图说明
现在根据附图详细说明及解释本发明，唯一的附图中：
图1是本发明的一个实施例的框图。
具体实施方式
初级线圈PS连接至E类放大器V的输出端。所配属的次级线圈SS处于测量传感器MS的组合的输入及输出端。初级线圈PS和次级线圈SS设置在一个插头接点SK中。微控制器MK分接初级线圈PS上的初级电压UP，并且根据这个初级电压UP产生及调节用于放大器V的触发频率fvari和工作电压Uvari。另外，微控制器MK控制DC-DC转换器DC，该DC-DC转换器提供用于放大器V的经调节的工作电压Uvari。在DC-DC转换器DC的输入端上是由测量值发送器提供的电压。微控制器MK使用从测量传感器MS接收的误差消息，并且再次调节用于E类放大器V的触发频率fvari和工作电压Uvari，直至测量传感器MS的误差消息消失。本发明特别适用于利用幅移键控编码的信号。
附图标记列表
DC DC-DC 转换器
fvari 经调节的触发频率
MK 微控制器
MS 测量传感器
PS 初级线圈
SK 插头接点
SS 次级线圈
UP 初级电压
Uvari 经调节的工作电压
VE 类放大器

Claims (8)

1.用于传输能量和数据的方法，包括：
提供具有放大器的初级侧和具有数据源的次级侧，其中所述放大器和所述数据源被利用完全流电隔离的插头接点而电感耦合，其中能量被电感地从所述放大器传输至次级侧上的所述数据源，并且沿着相反方向数据被电感地从所述数据源传输至所述放大器，以及，
利用微控制器调节由所述插头接点和所述数据源接收的功率，
其中，所述数据源是数字测量传感器，
其中，所述微控制器位于所述初级侧，
其中，所述微控制器控制用于为所述放大器产生经调节的工作电压的DC-DC转换器，
其中，所述放大器是E类放大器，
其中，初级线圈连接至所述E类放大器的输出端，次级线圈处于所述数字测量传感器的组合的输入及输出端，所述初级线圈和所述次级线圈设置在所述插头接点中，
其中，所述微控制器分接所述初级线圈上的初级电压，并且根据该初级电压产生及调节用于所述放大器的触发频率和工作电压，
其中，所述微控制器向所述放大器施加触发频率，
其中，在用于测量物理变量的测量设备中提供该方法。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述微控制器根据所述初级线圈上的初级电压调节用于所述放大器的触发频率。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，
所述微控制器根据所述初级线圈上的初级电压调节用于所述放大器的工作电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，附加地进行从初级侧向次级侧的电感式数据传输。
5.用于传输能量和数据的装置，包括：
具有放大器的初级侧和具有数据源的次级侧，其中所述放大器和所述数据源被利用完全流电隔离的插头接点而电感耦合，其中能量被电感地从放大器传输至次级侧上的所述数据源，并且沿着相反方向数据被电感地从所述数据源传输至所述放大器，以及，
微控制器来控制由所述插头接点和所述数据源接收的功率，
其中，所述数据源是数字测量传感器，
其中，所述微控制器位于所述初级侧，
其中，用于为所述放大器产生经调节的工作电压的DC-DC转换器被所述微控制器控制，
所述放大器是E类放大器，
其中，初级线圈连接至所述E类放大器的输出端，次级线圈处于所述数字测量传感器的组合的输入及输出端，所述初级线圈和所述次级线圈设置在所述插头接点中，
其中，所述微控制器分接所述初级线圈上的初级电压，并且根据该初级电压产生及调节用于所述放大器的触发频率和工作电压，
其中，所述放大器利用所述微控制器来施加触发频率，
在用于测量物理变量的测量设备中提供所述装置。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，
用于所述放大器的触发频率利用所述微控制器根据所述初级线圈上的初级电压来调节。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，
用于所述放大器的工作电压利用所述微控制器根据所述初级线圈上的初级电压来调节。
8.根据权利要求5所述的装置，其中，附加地提供从初级侧向次级侧的电感式数据传输。
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