DE3853166T2

DE3853166T2 - Messwertsender mit internem seriellem bus.

Info

Publication number: DE3853166T2
Application number: DE3853166T
Authority: DE
Inventors: Roger Frick; Kelly Orth; Randy Paschke; Steven Quist
Original assignee: Rosemount Inc
Current assignee: Rosemount Inc
Priority date: 1987-10-22
Filing date: 1988-09-23
Publication date: 1995-10-12
Anticipated expiration: 2008-09-24
Also published as: JP2610531B2; US4818994A; EP0383827A4; EP0383827B1; DE3853166D1; EP0383827A1; JPH03500940A; CA1319267C; WO1989004089A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sender, der ein eine Prozeßvariable wiedergebendes Ausgangssignal erzeugt.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Sender, die eine Prozeßvariable oder einen -parameter erfassen und ein den erfaßten Parameter wiedergebendes Signal erzeugen, sind in industriellen Prozeßsteuersystemen weit verbreitet. Der Sender ist typischerweise durch zwei, drei oder vier Drähte mit einer Stromquelle und einer Last verbunden. Ein Zweidraht-Sender weist ein Paar Anschlüsse auf, die in einer Stromschleife mit der Stromquelle und Last verbunden sind, so daß der Sender durch den Schleifenstrom gespeist wird, während er die Stärke des Schleifenstroms als eine Funktion des erfaßten Parameters ändert. Dreidraht- und Vierdraht-Sender weisen separate Leitungen für die Stromversorgung (Energiebeaufschlagung) und die Erzeugung eines die Prozeßvariable wiedergebenden Ausgangssignals, wie z.B. Strom, auf.
Seit vielen Jahren werden elektromechanische und analoge elektrische Sender zur Erfassung von Parametern, wie z.B. Druck und Temperatur, verwendet. In letzer Zeit wurden, mit dem Aufkommen integrierter Schaltungen mit geringem Stromverbrauch und billiger Computertechnologie, Sender entwickelt, die einige digitale Schaltungen und in manchen Fällen Mikrocomputer aufweisen.
Die EP-A-0 219 020 offenbart ein Zweidraht-Kommunikationssystem, das einen Sender für eine Prozeßvariable zur Erzeugung einer Zweidraht-Übertragung aufweist. Der Sender weist einen gemischten Kombinationssensor auf, der eine Anzahl von Prozeßvariablen erfaßt und diese Variablen wiedergebende Signale erzeugt. Ein Multiplexer MPX1 wird durch eine Eingangs-/Ausgangs-Auswahlvorrichtung gesteuert, um eines der Ausgangssignale vom Kombinationssensor auszuwählen und um dieses Signal zu einem Verstärker für analog-digitale Umwandlung in einem Wandler zu leiten. Das digitale Signal vom A/D-Wandler wird über einen Datenbus entweder zu einem Prozessor MPU24 oder zu einem analogen Ausgangsschaltkreis (der einen Digital-Analog- Wandler aufweist) geleitet. Wenn die Information dem Prozessor zugeleitet wird, verarbeitet der Prozessor die Information arithmetisch und leitet die verarbeitete Information seriell einem digitalen Ausgangschaltkreis zu. Ein zweiter Multiplexer MPX2 leitet dann das Ausgangssignal von diesem digitalen Ausgangsschaltkreis zu einer Stromsteuervorrichtung, die basierend auf dem empfangenen Signal die Übertragungsleitung steuert. Andererseits wird das dem D/A-Wandler zugeleitete digitale Signal in ein analoges Signal umgewandelt und der Multiplexer MPX2 leitet dieses analoge Signal zur Stromsteuervorrichtung, die basierend auf dem empfangenen analogen Signal die Übertragungsleitung steuert.
Problemlösungen des seriellen Busses werden in einem Dokument, ELECTRONIC DESIGN, Band 34, Nr. 6, 13. März 1986, Seiten 125- 32, Hasbrouck Heights, NJ, USA; D.J. DERKACH: "Transferring data serially streamlines circuitry for multichip interfacing", das serielle Kommunikation zwischen Mikrosteuervorrichtungen betrifft, diskutiert.
In einem Dokument WESCON '86/CONFERENCE RECORD, Los Angeles, CA, 18. - 20. Nov. 1986, Band 30, Abhandlung 21/3, Seiten 1-6; A. ALEAF et al.: "Microwire/plus" wird serielle Kommunikation mit Peripheriegeräten diskutiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung ist durch Anspruch 1 gekennzeichnet und bezieht sich auf einen Sender mit einer modularen Bauweise, der einen durch einen seriellen Bus mit einem Ausgangsbaustein zusammen verbundenen Detektorbaustein aufweist. Der Ausgangsbaustein weist einen Digitalrechner (der in bevorzugten Ausführungsformen ein Mikrocomputer ist) und einen Ausgangsschaltkreis auf, um basierend auf einem Steuersignal vom Mikrocomputer ein Ausgangssignal aus dem Sender, das einen erfaßten Parameter wiedergibt, zu leiten.
Der Detektorbaustein weist eine Vielzahl von Erfassungseinrichtungen auf, die digitale Sensorsignale erzeugen, die den Prozeßvariable-Parameter und mindestens einen anderen Parameter wiedergeben, der zur Korrektur des digitalen Signals, das den erfaßten Prozeßvariablen-Parameter wiedergibt, verwendet wird. Der Detektorbaustein weist ebenfalls einen Speicher auf, der Korrekturwerte abspeichert, die das Ausgangssignal einer ersten Erfassungseinrichtung kennzeichnen, die mit der Prozeßvariablen als einer Funktion der Ausgangssignale einer zweiten Erfassungseinrichtung gekoppelt ist.
Die Kommunikation zwischen dem Ausgangsbaustein und dem Detektorbaustein wird über den seriellen Bus vorgenommen, wobei der Computer als eine Master-Einheit wirkt, und die Erfassungseinrichtungen des Detektorbausteins und der Speicher des Detektorbausteins als Arbeits-Einheiten wirken. Durch den Mikrocomputer wird ansprechend auf ein Interruptsignal von einer bestimmten Erfassungseinrichtung des Detektorbausteins eine Kommunikation begonnen. Wenn die Kommunikation mit Hilfe eines Auswahlsignals durch den Computer begonnen wird, liefert die Vielzahl an Erfassungseinrichtungen ihre digitalen Sensorsignale (wenn überhaupt) in einer ausgewählten Reihenfolge. Die Erfassungseinrichtungen und der Speicher übertragen Daten seriell über den seriellen Datenbus auf den Computer, wodurch eine große Anzahl an Leitungen vermieden wird, die für eine parallele Busanordnung typischerweise benötigt werden würde.
Der erfindungsgemäße Sender schafft durch die Verwendung des seriellen Busses und eines vorgeschriebenen Protokolls für die Kommunikation auf dem seriellen Bus eine bedeutende Flexibilität und Wachstumspotential. Aufgrund der Verwendung des seriellen Busses für die Zusammenschaltung zwischen den beiden Bausteinen können Bausteine untereinander ausgetauscht oder ersetzt werden und es können verstärkte Detektorbausteine mit einer größeren Anzahl an Sensoren in Verbindung mit demselben Ausgangsbaustein verwendet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Es zeigt:
Fig. 1 ein elektrisches Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen modularen Senders;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Detektorbausteins zeigt;
Fig. 3 eine Schnittansicht mehrerer Sensoren, die erfindungsgemäß mit gemeinsamen Isolatormembranen gekoppelt sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein in Fig. 1 gezeigter Sender 10 ist ein Zweidraht-Sender, der ein Paar Anschlüsse 12 und 14 aufweist, die in einem industriellen Prozeßsteuersystem mit einer Zweidraht-Stromschleife 13 verbunden sind. Der Sender 10 erzeugt über die mit den Anschlüssen 12 und 14 verbundene Zweidraht-Schleife ein Signal, sowohl in Form eines seriellen digitalen Signals als auch durch Steuerung der Stärke des Schleifenstroms von 4 bis 20 Milliampere , der in den Anschluß 12 hinein und durch den Anschluß 14 herausfließt. Die gesamte Energie zur Aktivierung des Senders 10 wird von der Schleife 13 durch die Anschlüsse 12 und 14 empfangen.
Der Sender 10 weist eine modulare Bauweise mit einem Detektorbaustein 16 in einem ersten Gehäusekörper 16A und einem Ausgangsbaustein 18 in einem zweiten Gehäusekörper 18A auf, die entlang einem seriellen peripherischen Interfacebus 20, wie z.B. Motorolas (SPI) Bus oder des Microwire-Bus von National Semiconductor, elektrisch gekoppelt sind. Der Bus 20 erstreckt sich zwischen den beiden Bausteinen durch ein Kabel 21. Das Verbindungsstück 22 verbindet die beiden Abschnitte des seriellen Busses 20 miteinander, so daß Bauteile der Bausteine 16 und 18 über den seriellen Bus 20 miteinander kommunizieren können. Das Verbindungsstück 22, das in einer Ausführungsform ein Stecker mit 10 Stiften ist, ermöglicht, daß die Bausteine 16 und 18 zur Reparatur oder zum Austauschen voneinander getrennt werden können und so daß die Bausteine 16 und 18 einfach in einem letzten Herstellungsschritt eingebaut werden können.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist der Detektorbaustein 16 einen kapazitiven Differenzdrucksensor 24 und seinen dazugehörigen Kapazität/Digital (C/D)-Wandler 26; einen kapazitiven Temperatursensor 28 und einen Bezugskondensator 30 und deren dazugehörige C/D-Wandler 32; einen kapazitiven Manometerdrucksensor 34 und seinen dazugehörigen C/D-Wandler- Schaltkreis 36; und einen EEPROM-Speicher 38 auf, die alle mit dem seriellen Bus 20 gekoppelt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen die C/D-Wandler 26, 32 und 36 C/D-Wandler der Art auf, wie sie in der US-Patentanmeldung Nummer 06/855,178, eingereicht am 23. April 1986, von Roger L. Frick mit dem Titel "MEASUREMENT CIRCUIT" beschrieben sind, die demselben Rechtsnachfolger abgetreten wurde wie die vorliegende Erfindung. Auf die Beschreibung der in der ebenfalls anhängigen Anmeldung enthaltenen Schaltkreise wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Allgemein gesagt ist der C/D-Wandler vorzugsweise eine integrierende, ununterbrochen arbeitende, nicht-nullstellende Art Wandler, die ein durch die Sensoren erzeugtes analoges Signal in einen seriellen digitalen Ausgangswert umwandelt.
Das EEPROM 38 ist ein nichtflüchtiger Speicher, der zur Speicherung von Fertigungsdaten, wie z.B. Kennzeichnungskoeffizienten der Sensoren und der C/D-Wandler, verwendet wird. Die in dem EEPROM 38 gespeicherten Koeffizienten werden zum Ausgleichen von Drucksensorfehlern einzig bei den einzelnen Sensoren 24, 28 und 34 verwendet. Zum Beispiel können in einem Differenzdruck (DP)-Sender Korrekturkonstanten Korrekturen des DP-Sensorausgangssignals für Linearität, Leitungs- oder Manometerdruck (GP) oder Temperatur (T) aufweisen.
Der Ausgangsbaustein 18 weist einen Mikrocomputer 40 mit der dazugehörigen Kommunikations-Schnittstelle (UART) 42, einen Modulator/Demodulator (Modem) 44, einen Eingangs-/Ausgangs (I/O)-Schaltkreis 46, einen Digital/Analog (D/A)-Wandler 48 und ein EEPROM 50 auf.
Der I/O-Schaltkreis 46 ist mit den Anschlüssen 12 und 14 verbunden und weist eine Nebenschluß-Stromsteuervorrichtung zur Änderung des Schleifenstroms als der Funktion eines analogen Steuersignals auf. Dieser analoge Schleifenstrom wird basierend auf einem Signal vom Mikrocomputer 40 durch Impulsbreiten-modulierte Signale vom D/A-Wandler 48 gesteuert. Die Funktion des Mikrocomputers 40, des D/A-Wandlers 48 und des I/O- Schaltkreises 46 wird in der ebenfalls anhängigen Anmeldung Nr. 06/899,378, eingereicht am 22. August 1986, von Roger L. Frick mit dem Titel "ANALOG TRANSDUCER CIRCUIT WITH DIGITAL CONTROL", die demselben Rechtsnachfolger abgetreten wurde wie die vorliegende Erfindung, detaillierter beschrieben. Auf die in dieser ebenfalls anhängigen Anmeldung enthaltene Beschreibung wird hier vollinhaltlich Bezug genommen.
Zusätzlich zur Steuerung des analogen Schleifenstroms zur Erzeugung eines den erfaßten Differenzdruck wiedergebenden analogen Signals kann der Mikrocomputer 40 ebenfalls durch serielle digitale Daten in einem FSK-Format kommunizieren. Das Modem 44 steuert den I/O-Schaltkreis so, daß er den Schleifenstrom moduliert, damit das FSK-Signal den Gleichstrom-Schleifenstrom überlagert. Das FSK-Signal gibt den erfaßten Parameter wieder und kann durch die serielle Kommunikationsvorrichtung 15 außerhalb des Senders 10 empfangen werden. Das Modem 44 empfängt ebenfalls und demoduliert die an den Anschlüssen 12 und 14 von der seriellen Kommunikationsvorrichtung 15 empfangenen seriellen FSK-Daten und leitet das demodulierte digitale Signal zum Mikrocomputer 40. Die FSK-Modulation kann auf einer höheren Frequenz und einer niedrigeren Amplitude sein als der gesteuerte Schleifenstrom, so daß die beiden Ausgangssignale gleichzeitig auf der Schleife erzeugt werden, ohne sich gegenseitig wesentlich zu stören. Alternativ können der gesteuerte 4-20 mA Schleifenstrom und das serielle digitale Ausgangssignal zur Vermeidung von Interferenz abwechselnd auf der Schleife erzeugt werden, und in diesem Fall wäre die FSK-Modulation nicht nötig.
Bei noch einer weiteren Ausgangssignalanordnung, einem sog. "Mehrpunkt-Modus", ist der Ausgangsstrom des Senders 10 auf ein im wesentlichen festes Gleichstromniveau, wie z.B. 4 Milliampere, eingestellt, das zur Aktivierung des Senders ausreicht. Beim Mehrpunkt-Modus ist der Sender 10 elektrisch parallel mit anderen (auch im Mehrpunkt-Modus befindlichen) Sendern auf derselben Schleife oder demselben Drahtpaar geschaltet. Jeder der Sender auf der Mehrpunkt-Schleife hat eine eindeutige digitale Adresse und erzeugt ein serielles digitales FSK-Ausgangssignal, wenn die Adresse des Senders durch die serielle Kommunikationsvorrichtung 15 in einem FSK-Format auf die Schleife in übertragen wird. Die FSK-Signale auf der Schleife im Mehrpunkt-Modus weisen eine ausreichend niedrige Amplitude und eine ausreichend hohe Frequenz auf, so daß die Energieversorgung der Sender nicht durch die FSK-Signale gestört wird. Beim Mehrpunkt-Modus arbeitet jeder der Sender auf der Schleife als eine Arbeits-Einheit und die serielle Kommunikationsvorrichtung 15 arbeitet hinsichtlich der Kommunikation als eine Master-Einheit.
Das EEPROM 50 speichert zur Kompensation von D/A-Fehlern verwendete Koeffizienten und andere für den Baustein 18 einzigartige Eichungs- und Kennzeichnungskoeffizienten. Das EEPROM 50 kann ebenfalls durch das Modem und den I/O-Schaltkreis empfangene Meßbereichs- und Nulleinstellungen von der entfernten seriellen Kommunikationsvorrichtung 15 speichern. Im Gegensatz dazu enthält das im Detektorbaustein 16 enthaltene EEPROM 38 jene Koeffizienten und andere für den Detektorbaustein 16 einzigartige Daten. Ein Beispiel für Daten, die in dem EEPROM 38 gespeichert sind, sind Daten, die die Konstruktionsmaterialien der Isolatormembranen oder der mit den Drucksensoren verbunde
Die Trennung zwischen dem Detektorbaustein 16 und dem Ausgangsbaustein 18 verringert (durch die Verwendung des seriellen Busses 20) die Verbindungsleitungen und vereinfacht die Austauschbarkeit bei zukünftigen Verbesserungen, während die Fertigungsprüfung von Eigenschaften und die Fertigungseichung beibehalten wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der serielle Bus 20 einen SPI-Bus auf und umfaßt zehn Leitungen, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Tabelle 1 Schaltkreismasse ein Bezugspotential für C/D-Wandler ein Energieversorgungspotential, z.B. +5 Volt eine erste serielle Datenleitung eine zweite serielle Datenleitung ein serieller Takt zum Takten serieller Datenübertragungen ein Systemtakt zum Takten von C/D-Wandlern, Mikrocomputer, D/A Modem und UART eine Unterbrechungsleitung eine Chipauswahl-Leitung
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, gibt es unter den zehn Leitungen des SPI-Busses 10 eine einzige Unterbrechungsleitung und zwei codierte Chipauswahl-Leitungen. Es könnten auch mehr codierte Chipauswahl-Leitungen verwendet werden, um mehr Eingangsparameter aufzunehmen. Mit der Bauweise des erfindungsgemäßen Senders 10 ist bei Verwendung der drei Sensoren 24, 28 und 34 und selbst bei Hinzufügen eines weiteren Sensors (wie z.B. eines zweiten Differenzdruck-Sensors mit einem unterschiedlichen Druckbereich) das Hinzufügen weiterer Leitungen nicht nötig. Dies ist besonders vorteilhaft, denn es ermöglicht die Verwendung unterschiedlicher oder verbesserter Detektorbausteine mit demselben Ausgangsbaustein 18.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform decodiert eine Bus-Arbitrationslogik 39 des Detektorbausteins 16 die vom Mikroprozesor 40 kommenden Chipauswahl-Leitungen CS1, CS2 über den seriellen Bus 20 in einzelne Chipauswahl-Leitungen "CS", die mit den C/D-Wandlern 26, 32 und 34 und dem EEPROM 38 gekoppelt sind. Die logischen Zustände von zwei Leitungen (CS1 und CS2) werden von der Bus-Arbitrationslogik 39 verwendet, um verschiedenen Vorrichtungen des Sensorbausteins 16 Zugang zum seriellen Bus 20 zu gewähren.
Beim Sender aus Fig. 1 kann ein Prioritätsverfahren verwendet werden, um dem Mikroprozessor 40 anzuzeigen, daß neue Daten zur Verfügung stehen, so daß nur eine Leitung des SPI-Busses 20 verwendet werden muß, um für alle vom Sensorbaustein 16 zum Ausgangsbaustein 18 geleiteten Eingabedaten anzuzeigen, daß neue Daten zur Verfügung stehen. Einer der C/D-Wandler (vorzugsweise derjenige, der mit dem primären Parameter, der erfaßt wird, verbunden ist, der in diesem Fall der C/D-Wandler 26 ist) wird als der einzige Schaltkreis ausgewählt, der eine Datenübertragung auf den Mikrocomputer 40 einleiten kann. Diese Einleitung wird durch die Unterbrechungsleitung vorgenommen. Wenn auch Daten von anderen Sensoren zur Verfügung stehen, leitet die Bus-Arbitrationslogik 39 die Chipauswahl vom Mikrocomputer 40 in einer ausgewählten Reihenfolge von einem C/D-Wandler zum anderen.
Wenn zum Beispiel nur Differenzdruck und Temperatur erfaßt werden (d.h., der Manometerdrucksensor 34 ist nicht vorhanden oder wird nicht verwendet) und es stehen Temperaturdaten zur Verfügung, leitet die Bus-Arbitrationslogik 39 zuerst die Chipauswahl vom Mikrocomputer 40 zu dem mit dem Differenzdrucksensor 24 verbundenen C/D-Wandler 26 und dann zum C/D-Wandler 32, um die Temperaturdaten zu übertragen, bevor sie das Interruptsignal entfernt und zu anderen Funktionen zurückkehrt.
Wenn auch der Manometerdruck erfaßt wird, ist die Priorität Differenzdruck, dann Manometerdruck und dann Temperatur. In diesem Fall leitet die Bus-Arbitrationslogik 39 die Chipauswahl vom C/D-Wandler 26 zum C/D-Wandler 36 und dann zum C/D-Wandler 32.
Wenn ein zweiter Differenzdrucksensor hinzugefügt wird, so daß zwei verschiedene Druckbereiche erfaßt werden können, kann jeder der beiden Differenzdrucksensoren durch seinen C/D-Wandler-Schaltkreis ein Interruptsignal an den Mikrocomputer 40 senden. Die durch die Bus-Arbitrationslogik 39 aufgestellte Priorität ist dann der bestimmte Differenzdruck, gefolgt vom Manometerdruck, gefolgt von der Temperatur.
Fig. 2 zeigt einen Detektorbaustein 16', der dem Baustein 16 gemäß Fig. 1 ähnlich ist, abgesehen davon, daß er zwei Differenzdrucksensoren 24A und 24B und entsprechende C/D-Wandler- Schaltkreise 26A bzw. 26B aufweist. Bei der vorliegenden Erfindung kann aufgrund des Bausteinsystems und der Verwendung des SPI-Busses 20 der Baustein 16' aus Fig. 2 gegen den Baustein 16 aus Fig. 1 ausgetauscht werden, ohne daß irgendwelche Veränderungen der Verbindungsleitungen zwischen dem Mikrocomputer 40 und den verschiedenen C/D-Wandlern nötig sind. Die Drucksensoren 24A und 24B erfassen beide (typischerweise durch dasselbe Paar Isolatoren) denselben Differenzdruck, die Drucksensoren 24A und 24B weisen jedoch unterschiedliche Skalenendwert-Druckbereiche auf. Diese Anordnung ermöglicht es dem Sender, über einen großen Druckbereich zu arbeiten, ohne die Eingangsbausteine zu ändern. Die Drucksensoren 24A und 24B sind vorzugsweise Festkörper-Drucksensoren mit eingebauten Überdruckanschlägen in jedem Drucksensor, so daß ein jeweiliger Drucksensor nicht durch Drücke jenseits seines Skalenendwerts beschädigt wird. Während in Fig. 2 nur zwei Differenzdrucksensoren 24A, 24B gezeigt sind, kann die Anordnung so erweitert werden, daß sie drei oder mehr Differenzdrucksensoren aufweist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Als ein Beispiel können drei Differenzdrucksensoren 24A, 24B, 24C mit Skalenendwertsbereichen von 1 PSI, 10 PSI bzw. 100 PSI alle mit einem gemeinsamen Paar Isolatormembranen 50A, 50B gekoppelt werden, das in Fig. 3 gezeigt ist. Das Mikrocomputersystem 40 kann dann ein serielles digitales Ausgangssignal von dem Differenzdrucksensor auswählen, der das genaueste korrigierte Ausgangssignal erzeugt, und basierend auf dem genauesten Ausgangssignal das Sender-Ausgangssignal berechnen. Der Sender könnte somit Präzisions-Druckmessungen mit einem geringen Fehler infolge Nullpunktsungenauigkeit über einen 1000:1 Bereich von Eingangs-Differenzdrücken P1-P2, zum Beispiel 0,1 bis 100 PSI, vornehmen, ohne die Eingangsbausteine zu ändern. Falls notwendig, kann das Mikrocomputersystem 40 mit einem Software-Algorithmus programmiert werden, um Diskontinuitäten im Sender- Ausgangssignal während der Übergänge von einem Sensor zum anderen, wenn sich der Differenzdruck ändert, zu glätten. Durch Verwendung von Festkörpersensoren mit geringer Verschiebung und eingebauten Überdruckanschlägen ist eine einzelne Senderanordnung in der Lage, die meisten Prozeßpegel- und -fließanwendungsbereiche ohne übermäßige Mengen an Füllfluid 52, das Druck von den Isolatoren zu den Sensoren leitet, handzuhaben. Der Manometerdrucksensor 34 ist ebenso mit dem Isolator 50A gekoppelt, um zur Korrektur von Differenzdruckmessungen eine Manometerdruckmessung zu erhalten.
Ein anderer wichtiger Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die modulare Bauweise durch die Verwendung von anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC) besonders gut zur weiteren Verdichtung und Integration geeignet ist. Zum Beispiel kann der gesamte Schaltkreis des Detektorbausteins 16 (oder Bausteins 16') außer den kapazitiven Sensoren in einem einzigen ASIC-Chip vereint werden. Ähnlich sind bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Mikrocomputer 40, das UART 42, das Modem 44, der D/A-Wandler 48 und des EEPROM 50 in einen einzigen ASIC-Chip eingebaut. Derselbe Chip weist vorzugsweise ebenfalls einen Temperaturerfassungs- Schaltkreis und einen Temperatursensor zur Erfassung der Temperatur des Ausgangsbausteins 18 auf. Der I/O-Schaltkreis 46 ist ebenfalls vorzugsweise in einem einzigen ASIC-Chip enthalten. Bei dieser Ausführungsform wurde deshalb der Aufbau des Senders zusammen mit den kapazitiven Sensoren auf drei integrierte Schaltungen reduziert, wobei die Verbindungen zwischen dem Detektorbaustein und dem Ausgangsbaustein durch den SPI- Bus 20 geschaffen werden.
Zusammenfassend bietet die vorliegende Erfindung mit ihrer Verwendung eines seriellen Busses für die Kommunikation und der modularen Bauweise eine einfache Anordnung von Verbindungsleitungen zwischen Bausteinen und die Fähigkeit zur Verbesserung und Abänderung des Senders, ohne daß eine vollständige Neukonstruktion des Senders notwendig wird. Zum Beispiel wird durch Verbesserungen, die das Hinzufügen von Sensoren mit sich bringen, nicht das Schaffen zusätzlicher Verbindungsleitungen mit dem Mikrocomputer notwendig, da alle Kommunikationen über den SPI-Bus vorgenommen werden und das Busprotokoll vorgibt, daß Sensorauslesewerte dem Mikrocomputer in einer bestimmten Reihenfolge zugeleitet werden, nachdem der Mikrocomputer über den Bus eine Chipauswahl vorgenommen hat.
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, erkennen Fachleute, daß die Form und Details verändert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, wie er durch die Ansprüche gekennzeichnet ist, abzuweichen. Das digitale Ausgangssignal des Senders kann zum Beispiel innerhalb des Umfangs dieser Erfindung auch digitale Signale aufweisen, die Leitungsdruck und erfaßte Temperatur anzeigen.

Claims

1. Sender, der aufweist:

eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen (24, 28, 34) für das Erzeugen von digitalen Sensorsignalen, die erfaßte Parameter wiedergeben;

eine Auswahlvorrichtung (39) für das selektive Einschalten der Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen;

eine Digitalrechnervorrichtung (40) für das Verarbeiten der digitalen Sensorsignale, um ein Steuersignal zu erzeugen; und

eine Vorrichtung (46) für das Erzeugen eines Senderausgangssignals als einer Funktion des Steuersignals, wobei der Sender dadurch gekennzeichnet ist, daß:

die Mehrzahl der Erfassungseinrichtungen (24, 28, 34) und die Auswahlvorrichtung (39) als ein Detektorbaustein (16) angeordnet sind und die Digitalrechnervorrichtung (40) und die Vorrichtung (46) für die Erzeugung eines Senderausgangssignales als ein Ausgangsbaustein (18) angeordnet sind;

ein serieller Bus (20), der den Detektorbaustein (16) mit dem Ausgangsbaustein (18) verbindet, wobei die Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen in dem Detektorbaustein die Sensorsignale über den seriellen Bus zu dem Ausgangsbaustein leitet, wobei eine der Erfassungseinrichtungen in der Lage ist, ein Interruptsignal über den seriellen Bus zu erzeugen, um anzuzeigen, wenn eine Erfassungseinrichtung ein digitales Signal zu senden hat; und

die Auswahlvorrichtung (39) eine Einrichtung einschließt, mit welcher die Erfassungseinrichtungen (24, 28, 34) in einer ausgewählten Reihenfolgen aktiviert werden, um ihre Digitalsignale über den seriellen Bus (24) zu dem Ausgangsbaustein (18) zu senden.

2. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Digitalrechnervorrichtung (40) auf das Interruptsignal anspricht und ansprechend auf dieses über den seriellen Bus (20) ein Auswahlsignal erzeugt; und daß die Auswahlvorrichtung (39) für das selektive Einschalten das Aktivieren in der ausgewählten Reihenfolge in Abhängigkeit von dem Auswahlsignal veranlaßt.

3. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Bus Spannungsversorgungsleitungen aufweist, und daß der Ausgangsbaustein (18) eine Einrichtung für das Anlegen von elektrischer Energie an die Spannungsversorgungsleitungen aufweist.

4. Sender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangsbaustein (18) Anschlüsse (12, 14) für das Verbinden des Senders mit einer Energiequelle (13) aufweist und daß die Vorrichtung für die Versorgung mit elektrischer Energie mit den Anschlüssen verbunden ist.

5. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der serielle Bus (20) eine Taktleitung aufweist und daß der Ausgangsbaustein (18) eine Vorrichtung für das Erzeugen eines Taktsignals über die Taktleitung aufweist.

6. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorbaustein (16) weiter eine Speichervorrichtung (38) aufweist, die mit dem seriellen Bus (20) gekoppelt ist, um eine Korrektur für eines der seriellen Sensorsignale als eine Funktion eines anderen seriellen Sensorsignales abzuspeichern.

7. Sender nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgabebaustein weiter eine zweite Speichervorrichtung (50) aufweist, die mit der Digitalrechnervorrichtung (40) verbunden ist, um eine Korrektur für das Senderausgangssignal abzuspeichern, die die Funktion der Vorrichtung (46) für die Erzeugung eines Ausgangssignals korrigiert.

8. Sender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen (24, 28, 34) Drucksensoren sind, die unterschiedliche Druckbereiche aufweisen und mit einer gemeinsamen Isolatormembran verbunden sind.

9. Sender nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren eingebaute Überdruckanschläge aufweisen.