JP2610531B2 - 内部シリアルバスを備えたトランスミッタ - Google Patents
内部シリアルバスを備えたトランスミッタInfo
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- JP2610531B2 JP2610531B2 JP1500111A JP50011188A JP2610531B2 JP 2610531 B2 JP2610531 B2 JP 2610531B2 JP 1500111 A JP1500111 A JP 1500111A JP 50011188 A JP50011188 A JP 50011188A JP 2610531 B2 JP2610531 B2 JP 2610531B2
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- G—PHYSICS
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L27/00—Testing or calibrating of apparatus for measuring fluid pressure
- G01L27/002—Calibrating, i.e. establishing true relation between transducer output value and value to be measured, zeroing, linearising or span error determination
- G01L27/005—Apparatus for calibrating pressure sensors
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
- G01L9/125—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor with temperature compensating means
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- G08C19/00—Electric signal transmission systems
- G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage
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- G08C19/16—Electric signal transmission systems in which transmission is by pulses
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- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 1.発明の分野 本発明は、プロセス変数を表わす出力を与えるトラン
スミッタに関する。
スミッタに関する。
2.従来技術 プロセス変数やパラメータを検出し、検出されたパラ
メータを表わす信号を与えるトランスミッタは、産業上
のプロセス制御システムにおいて色々な用途がある。ト
ランスミッタは、通常、電源や負荷に2、3、ないし4
本の線によって接続されている。2線式トランスミッタ
は、電流ループ内において電源と負荷に接続される一組
のターミナルを具備し、その結果、トランスミッタは、
ループ電流によって給電される一方、ループ電流の大き
さを検出されたパラメータの関数として変化させる。
メータを表わす信号を与えるトランスミッタは、産業上
のプロセス制御システムにおいて色々な用途がある。ト
ランスミッタは、通常、電源や負荷に2、3、ないし4
本の線によって接続されている。2線式トランスミッタ
は、電流ループ内において電源と負荷に接続される一組
のターミナルを具備し、その結果、トランスミッタは、
ループ電流によって給電される一方、ループ電流の大き
さを検出されたパラメータの関数として変化させる。
3線式あるいは4線式トランスミッタは、供給(付勢
用)電流や、プロセス変数を表わす電流のような出力の
ための、分離したリードを有している。
用)電流や、プロセス変数を表わす電流のような出力の
ための、分離したリードを有している。
圧力や温度といったパラメータを検出する電気機械式
およびアナログ式の電気トランスミッタは長年使われて
いる。近年、低電力の集積回路や安価なコンピュータ技
術の進歩に伴って、幾つかのデジタル回路や、時にはマ
イクロコンピュータをも含むトランスミッタが開発され
てきた。
およびアナログ式の電気トランスミッタは長年使われて
いる。近年、低電力の集積回路や安価なコンピュータ技
術の進歩に伴って、幾つかのデジタル回路や、時にはマ
イクロコンピュータをも含むトランスミッタが開発され
てきた。
発明の要約 本発明は、シリアルバスによって出力モジュールに接
続された検出器を具備したモジュラ構造を有するトラン
スミッタに関する。出力モジュールはデジタルコンピュ
ータ(好ましい実施例では、マイクロコンピュータ)
と、マイクロコンピュータからの制御信号に基づいて、
トランスミッタからの、検出されたパラメータを示す出
力信号を与える出力回路とを具備する。
続された検出器を具備したモジュラ構造を有するトラン
スミッタに関する。出力モジュールはデジタルコンピュ
ータ(好ましい実施例では、マイクロコンピュータ)
と、マイクロコンピュータからの制御信号に基づいて、
トランスミッタからの、検出されたパラメータを示す出
力信号を与える出力回路とを具備する。
検出器モジュールとは、プロセス変数のパラメータを
表わすデジタルセンサ信号を生じさせる複数の検出手段
と、検出されたプロセス変数のパラメータを表わすデジ
タル信号を補正するために用いられる、少なくとも1つ
の他のパラメータとを有する。検出器モジュールは、さ
らに、第2の検出手段の出力の関数として、プロセス変
数に結合された第1の検出手段の出力の特性を特徴づけ
る補正値を記憶するメモリを具備している。
表わすデジタルセンサ信号を生じさせる複数の検出手段
と、検出されたプロセス変数のパラメータを表わすデジ
タル信号を補正するために用いられる、少なくとも1つ
の他のパラメータとを有する。検出器モジュールは、さ
らに、第2の検出手段の出力の関数として、プロセス変
数に結合された第1の検出手段の出力の特性を特徴づけ
る補正値を記憶するメモリを具備している。
出力モジュールと検出器モジュールとの間の信号伝達
は、マスターユニットとして機能するコンピュータによ
り、シリアルバスを介して行われ、検出器モジュールの
検出手段および検出器モジュールのメモリはスレーブユ
ニットとして機能する。信号伝達は、検出器モジュール
内の指定された検出手段からの割り込みに応答して、コ
ンピュータによって開始される。選択された信号によっ
て、コンピュータが信号伝達を開始すると、複数の検出
手段が各デジタル検出信号(もしあれば)を定められた
順序で供給する。検出手段およびメモリはシリアルデー
タバスを介してコンピュータにデータを直列に伝達す
る。これによって、パラレルバス構造であれば通常必要
となる多くの配線を不要にできる。
は、マスターユニットとして機能するコンピュータによ
り、シリアルバスを介して行われ、検出器モジュールの
検出手段および検出器モジュールのメモリはスレーブユ
ニットとして機能する。信号伝達は、検出器モジュール
内の指定された検出手段からの割り込みに応答して、コ
ンピュータによって開始される。選択された信号によっ
て、コンピュータが信号伝達を開始すると、複数の検出
手段が各デジタル検出信号(もしあれば)を定められた
順序で供給する。検出手段およびメモリはシリアルデー
タバスを介してコンピュータにデータを直列に伝達す
る。これによって、パラレルバス構造であれば通常必要
となる多くの配線を不要にできる。
本発明のトランスミッタは、シリアルバスおよび、シ
リアルバス上での信号伝達のために指定されたプロトコ
ルを利用することによって、著しい融通性および発展性
のある潜在能力を実現できる。モジュールぱ交換や置換
が可能であり、2つのモジュール間の相互接続をシリア
ルバスを利用することによって行うので、多くのセンサ
を備えた検出モジュールを、同じ出力モジュールに接続
できるようになる。
リアルバス上での信号伝達のために指定されたプロトコ
ルを利用することによって、著しい融通性および発展性
のある潜在能力を実現できる。モジュールぱ交換や置換
が可能であり、2つのモジュール間の相互接続をシリア
ルバスを利用することによって行うので、多くのセンサ
を備えた検出モジュールを、同じ出力モジュールに接続
できるようになる。
図面の簡単な説明 第1図は本発明のモジュラストランスミッタの第1実
施例の電気ブロック図である。
施例の電気ブロック図である。
第2図は本発明による検出器モジュールの第2実施例
の電気ブロック図である。
の電気ブロック図である。
第3図は共通の隔離膜(ダイヤフラム)に結合された
本発明による複数のセンサの断面図である。
本発明による複数のセンサの断面図である。
好適な実施例の詳細な説明 第1図に示したトランスミッタ10は、産業上のプロセ
ス制御システム内の2線式電流ループに結合される一組
のターミナル12、14を有する2線式のトランスミッタで
ある。トランスミッタ10は、シリアルデジタル信号の形
式で、かつターミナル12に入力され、ターミナル14から
出力されて流れるループ電流の大きさを4〜20ミリアン
ペアに制御することによって、ターミナル12、14に結合
された2線式ループに信号を供給する。トランスミッタ
10を作動させるための全ての電力は、ターミナル12、14
を介してループ13から供給される。
ス制御システム内の2線式電流ループに結合される一組
のターミナル12、14を有する2線式のトランスミッタで
ある。トランスミッタ10は、シリアルデジタル信号の形
式で、かつターミナル12に入力され、ターミナル14から
出力されて流れるループ電流の大きさを4〜20ミリアン
ペアに制御することによって、ターミナル12、14に結合
された2線式ループに信号を供給する。トランスミッタ
10を作動させるための全ての電力は、ターミナル12、14
を介してループ13から供給される。
トランスミッタ10は、第1の筐体16A内には検出器モ
ジュール16を有し、第2の筐体18A内には出力モジュー
ル18を有し、検出器モジュール16および出力モジュール
18は、例えばモトローラ(Motorola)社の(SPI)バス
やナショナルセミコンダクタ(National Semiconducto
r)社のバスのような、直列の周辺インターフェイスバ
ス20によって電気的に接続される。バス20は2つのモジ
ュール間にケーブル21によって延長されている。
ジュール16を有し、第2の筐体18A内には出力モジュー
ル18を有し、検出器モジュール16および出力モジュール
18は、例えばモトローラ(Motorola)社の(SPI)バス
やナショナルセミコンダクタ(National Semiconducto
r)社のバスのような、直列の周辺インターフェイスバ
ス20によって電気的に接続される。バス20は2つのモジ
ュール間にケーブル21によって延長されている。
コネクタ22はシリアルバス20の2カ所は接続し、その
結果、モジュール16および18の各部は、シリアルバス20
を介して互いに伝送可能となる。本実施例では、コネク
タ22が10ピンのコネクタであり、修理や移設時にはコネ
クタ22においてモジュール16と18とが取り外せるように
なっており、その結果、モジュール16および18は、その
最終製造工程において簡単に組み立てることができる。
結果、モジュール16および18の各部は、シリアルバス20
を介して互いに伝送可能となる。本実施例では、コネク
タ22が10ピンのコネクタであり、修理や移設時にはコネ
クタ22においてモジュール16と18とが取り外せるように
なっており、その結果、モジュール16および18は、その
最終製造工程において簡単に組み立てることができる。
第1図に示した実施例では、検出手段16は、容量差動
型の圧力センサ24およびこれに付随した容量/デジタル
(C/D変換器26、容量型温度センサ28および基準容量30
およびこれらに付随したC/D変換器32、容量ゲージ圧力
センサ34およびこれに付随したC/D変換器36、ならびにE
EPROMメモリ38を具備し、これらは全てシリアルバス20
に接続されている。
型の圧力センサ24およびこれに付随した容量/デジタル
(C/D変換器26、容量型温度センサ28および基準容量30
およびこれらに付随したC/D変換器32、容量ゲージ圧力
センサ34およびこれに付随したC/D変換器36、ならびにE
EPROMメモリ38を具備し、これらは全てシリアルバス20
に接続されている。
本発明の好適な実施例では、C/D変換器26、32、およ
び36は、1986年4月23日に、ロジャーL.フリック(Roge
r L.Frick)によって、『測定回路(MEASUREMENT CIR
CUIT)』という名称で出願され、本発明と同一の譲受人
に譲渡された米国特許出願、No.06/855,178号で述べら
れているタイプのC/D変換器を含んでいる。同時係属の
前記特許出願での回路に関する記載は、ここでは参照し
て取り込まれている。
び36は、1986年4月23日に、ロジャーL.フリック(Roge
r L.Frick)によって、『測定回路(MEASUREMENT CIR
CUIT)』という名称で出願され、本発明と同一の譲受人
に譲渡された米国特許出願、No.06/855,178号で述べら
れているタイプのC/D変換器を含んでいる。同時係属の
前記特許出願での回路に関する記載は、ここでは参照し
て取り込まれている。
一般的に、C/D変換器は好ましくは集積化され、連続
的に作動し、零点調整の不要なタイプの変換器であり、
センサで得られたアナログ信号を直列のデジタル出力値
に変換する。
的に作動し、零点調整の不要なタイプの変換器であり、
センサで得られたアナログ信号を直列のデジタル出力値
に変換する。
EEPROM38は不揮発性のメモリであり、各センサや各C/
D変換器などの特性係数といったような製造データを記
憶するのに用いられる。EEPROM38に記憶された係数は、
特定のセンサ24、28、および34に独特の圧力計誤差を補
償するために用いられる。例えば、差圧(DP)トランス
ミッタでは、補正定数は(DP)センサ出力の直線性化の
ための補正値を含むことができ、ラインあるいはゲージ
圧力(GP)あるいは温度(T)に関して同様である。
D変換器などの特性係数といったような製造データを記
憶するのに用いられる。EEPROM38に記憶された係数は、
特定のセンサ24、28、および34に独特の圧力計誤差を補
償するために用いられる。例えば、差圧(DP)トランス
ミッタでは、補正定数は(DP)センサ出力の直線性化の
ための補正値を含むことができ、ラインあるいはゲージ
圧力(GP)あるいは温度(T)に関して同様である。
出力モジュール18は、ユニバーサル非同期受信トラン
スミッタ(UART)42、変調/復調(モデム)44、入出力
(I/O)回路46、デジタル/アナログ(D/A)変換器48、
および電気的に消去可能な読み出し専用メモリ(EEPRO
M)50が接続されるマイクロコンピュータ40を具備して
いる。
スミッタ(UART)42、変調/復調(モデム)44、入出力
(I/O)回路46、デジタル/アナログ(D/A)変換器48、
および電気的に消去可能な読み出し専用メモリ(EEPRO
M)50が接続されるマイクロコンピュータ40を具備して
いる。
I/O回路46はターミナル12、14に接続され、アナログ
制御信号の関数としてループ電流を変化させるための分
流制御を具備している。このアナログループ電流は、マ
イクロコンピュータ40からの信号に基づいてパルス幅変
調されたD/A変換器48からの信号によって制御される。
マイクロコンピュータ40、D/A変換器48、およびI/O回路
46の機能は、1986年8月22日にロジャーL.フリック(Ro
ger L.Frick)によって『デジタル制御を備えたアナロ
グトランスデューサ回路(ANALOG TRANSDUCER CIRCUI
T WITH DIGITAL CONTROL)』という名称で出願さ
れ、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願、
No.06/899,378号においてさらに詳細に述べられてい
る。
制御信号の関数としてループ電流を変化させるための分
流制御を具備している。このアナログループ電流は、マ
イクロコンピュータ40からの信号に基づいてパルス幅変
調されたD/A変換器48からの信号によって制御される。
マイクロコンピュータ40、D/A変換器48、およびI/O回路
46の機能は、1986年8月22日にロジャーL.フリック(Ro
ger L.Frick)によって『デジタル制御を備えたアナロ
グトランスデューサ回路(ANALOG TRANSDUCER CIRCUI
T WITH DIGITAL CONTROL)』という名称で出願さ
れ、本発明と同一の譲受人に譲渡された米国特許出願、
No.06/899,378号においてさらに詳細に述べられてい
る。
検出された差圧を表わすアナログ信号を与えるための
アナログループ電流の制御に加えて、マイクロコンピュ
ータ40は、さらにFSK(周波数変移変調)フォーマット
に基づいてシリアルデジタルデータによる信号伝達を行
う。モデム44は、ループ電流を変調してFSK信号をDCル
ープ電流に重ねるために、入出力回路46を駆動する。FS
K信号は検出されたパラメータを表し、トランスミッタ1
0から隔離されたシリアル信号伝達装置15によって受信
されることができる。
アナログループ電流の制御に加えて、マイクロコンピュ
ータ40は、さらにFSK(周波数変移変調)フォーマット
に基づいてシリアルデジタルデータによる信号伝達を行
う。モデム44は、ループ電流を変調してFSK信号をDCル
ープ電流に重ねるために、入出力回路46を駆動する。FS
K信号は検出されたパラメータを表し、トランスミッタ1
0から隔離されたシリアル信号伝達装置15によって受信
されることができる。
モデム44は、さらにシリアル信号伝達装置15からのFS
Kシリアルデータをターミナル12、14で受信して復調
し、復調されたデジタルデータをマイクロコンピュータ
40に与える。FSKモジュレーションは、制御されたルー
プ電流よりも高周波かつ低振幅であり得るので、2つの
出力は、実質上、互いに他方の信号を妨げることなく同
時にループ上に生じさせられることができる。あるい
は、4〜20mAに制御されたループ電流およびシリアルデ
ジタル出力は、干渉を避けるために、二者択一的にルー
プ上に生じさせられることもでき、この場合には、FSK
モジュレーションは全く必要ない。
Kシリアルデータをターミナル12、14で受信して復調
し、復調されたデジタルデータをマイクロコンピュータ
40に与える。FSKモジュレーションは、制御されたルー
プ電流よりも高周波かつ低振幅であり得るので、2つの
出力は、実質上、互いに他方の信号を妨げることなく同
時にループ上に生じさせられることができる。あるい
は、4〜20mAに制御されたループ電流およびシリアルデ
ジタル出力は、干渉を避けるために、二者択一的にルー
プ上に生じさせられることもでき、この場合には、FSK
モジュレーションは全く必要ない。
さらにその他には、『マルチドロップモード』と呼ば
れる出力のアレンジがあり、これは、トランスミッタ10
がその出力電流を、トランスミッタを作動させるのに十
分である、例えば4ミリアンペアといったような、実質
上固定のCDレベルにするものである。マルチドロップモ
ードでは、トランスミッタ10は、同じループあるいは一
組の配線上で、他のトランスミッタ(同様に、マルチド
ロップモードである)と電気的に並列に接続される。
れる出力のアレンジがあり、これは、トランスミッタ10
がその出力電流を、トランスミッタを作動させるのに十
分である、例えば4ミリアンペアといったような、実質
上固定のCDレベルにするものである。マルチドロップモ
ードでは、トランスミッタ10は、同じループあるいは一
組の配線上で、他のトランスミッタ(同様に、マルチド
ロップモードである)と電気的に並列に接続される。
マルチドロップループ上の各トランスミッタは、特徴
的なデジタルドレスを有し、トランスミッタのアドレス
がシリアル信号伝達装置15によってFSKフォーマットで
ループに伝送されたとき、シリアルデジタルFSK出力を
発生する。マル4ドロップモードにおけるループ上での
FSK信号は、十分に低振幅かつ高周波であるので、トラ
ンスミッタの付勢はFSK信号によっては妨害されない。
マルチドロップモードでは、ループ上の各トランスミッ
タは、信号伝達に関してスレーブユニットとして機能
し、シリアル信号伝達装置15はマスタユニットとして機
能する。
的なデジタルドレスを有し、トランスミッタのアドレス
がシリアル信号伝達装置15によってFSKフォーマットで
ループに伝送されたとき、シリアルデジタルFSK出力を
発生する。マル4ドロップモードにおけるループ上での
FSK信号は、十分に低振幅かつ高周波であるので、トラ
ンスミッタの付勢はFSK信号によっては妨害されない。
マルチドロップモードでは、ループ上の各トランスミッ
タは、信号伝達に関してスレーブユニットとして機能
し、シリアル信号伝達装置15はマスタユニットとして機
能する。
EEPROM50には、D/A変換誤差を補正するための係数や
他のキャリブレーション、さらにはモジュール18に特徴
的な特性係数が記憶される。EEPROM50には、さらに、モ
デムおよびI/O回路を介して離れたシリアル信号伝達装
置15から出力されたスパンおよび零調整も記憶されるこ
とができる。一方、検出器モジュール16内のEEPROM38に
は、それらの係数および検出器モジュール16に特有の他
のデータが記憶される。EEPROM38に記憶されたデータの
一例としては、圧力センサに用いられる隔離膜あるいは
フランジを構成する材質を示すデータが記憶されてい
る。
他のキャリブレーション、さらにはモジュール18に特徴
的な特性係数が記憶される。EEPROM50には、さらに、モ
デムおよびI/O回路を介して離れたシリアル信号伝達装
置15から出力されたスパンおよび零調整も記憶されるこ
とができる。一方、検出器モジュール16内のEEPROM38に
は、それらの係数および検出器モジュール16に特有の他
のデータが記憶される。EEPROM38に記憶されたデータの
一例としては、圧力センサに用いられる隔離膜あるいは
フランジを構成する材質を示すデータが記憶されてい
る。
検出器モジュール16と出力モジュール18との分離は相
互接続(シリアルバス20による)を少なくし、また設備
を交換可能とすることは、工場の特性の維持やキャリブ
レーションにかかわらず、将来的にはこれを上級品にす
るのに役立つ。本発明の好ましい実施例では、シリアル
バス20はSPIバスよりなり、第1表に示すような10本の
配線を有する。
互接続(シリアルバス20による)を少なくし、また設備
を交換可能とすることは、工場の特性の維持やキャリブ
レーションにかかわらず、将来的にはこれを上級品にす
るのに役立つ。本発明の好ましい実施例では、シリアル
バス20はSPIバスよりなり、第1表に示すような10本の
配線を有する。
第1表 回路接地 Vref…C/D変換器用の基準電位 V+…例えば+5Vの作動用電位 MISO…第1のシリアルデータライン MOSI…第2のシリアルデータライン SCK…シリアルデータ伝送の計時(clocking)のための
シリアルクロック CLOCK…C/D変換器、マイクロコンピュータ、D/A、モデ
ム、およびUARTの計時用のシステムクロック INT…割り込み用ライン CS1…チップ選択ライン CS2…チップ選択ライン 第1表に見られるように、SPIバス10の10本のライン
内には、一本の割り込み用ラインと2本の符号化された
チップ選択ラインがある。入力パラメータがさらに有る
場合には、これらを収容するためのさらに多くの符号化
されたチップ選択ラインを用いる。本発明のトランスミ
ッタ10の構造によれば、3つのセンサ24、28、および、
34を使用した上に、さらに他のセンサ(例えば、異なっ
た圧力レンジの第2差圧センサ)を追加しても、さらに
ラインを追加する必要はない。これによれば、同一の出
力モジュール18と共に、これとは異なった、あるいはよ
り上級の検出器モジュールを用いることができるので、
特に有効である。
シリアルクロック CLOCK…C/D変換器、マイクロコンピュータ、D/A、モデ
ム、およびUARTの計時用のシステムクロック INT…割り込み用ライン CS1…チップ選択ライン CS2…チップ選択ライン 第1表に見られるように、SPIバス10の10本のライン
内には、一本の割り込み用ラインと2本の符号化された
チップ選択ラインがある。入力パラメータがさらに有る
場合には、これらを収容するためのさらに多くの符号化
されたチップ選択ラインを用いる。本発明のトランスミ
ッタ10の構造によれば、3つのセンサ24、28、および、
34を使用した上に、さらに他のセンサ(例えば、異なっ
た圧力レンジの第2差圧センサ)を追加しても、さらに
ラインを追加する必要はない。これによれば、同一の出
力モジュール18と共に、これとは異なった、あるいはよ
り上級の検出器モジュールを用いることができるので、
特に有効である。
第1図に示した実施例では、検出器モジュール16のバ
ス・アービトレーション(arbitration)・ロジック39
は、マイクロプロセッサ40からシリアルバス20を介し
て、C/D変換器26、32および34、ならびにEEPROM38に接
続された各チップ選択ライン“CS"内に入力されるチッ
プ選択ラインCS1、CS2をデコードする。2本のライン
(CS1、CS2)の論理状態は、検出器モジュール16の異な
った装置がシリアルバス20をアクセスするのを許可する
ために、バス・アービトレーション・ロジック39によっ
て用いられる。
ス・アービトレーション(arbitration)・ロジック39
は、マイクロプロセッサ40からシリアルバス20を介し
て、C/D変換器26、32および34、ならびにEEPROM38に接
続された各チップ選択ライン“CS"内に入力されるチッ
プ選択ラインCS1、CS2をデコードする。2本のライン
(CS1、CS2)の論理状態は、検出器モジュール16の異な
った装置がシリアルバス20をアクセスするのを許可する
ために、バス・アービトレーション・ロジック39によっ
て用いられる。
第1図のトランスミッタは、優先手法を用いてマイク
ロプロセッサ40に、新しいデータが有効であるという信
号を送ることができ、その結果、新しいデータが検出器
モジュール16から出力モジュール18に供給されている全
ての入力データに対して利用可能であることを知らせる
ためには、SPIバス20の唯一1本のラインだけしか利用
する必要がなくなる。
ロプロセッサ40に、新しいデータが有効であるという信
号を送ることができ、その結果、新しいデータが検出器
モジュール16から出力モジュール18に供給されている全
ての入力データに対して利用可能であることを知らせる
ためには、SPIバス20の唯一1本のラインだけしか利用
する必要がなくなる。
C/D変換器の1つ(好ましくは、検知されている主要
パラメータに関連した変換器であって、この場合にはC/
D変換器26)が、マイクロプロセッサ40へのデータ伝送
を起動できる唯一の回路として選択される。この起動は
割り込みラインを介して与えられる。もし、他のセンサ
からのデータも有効であると、バス・アービトレーショ
ン・ロジック39は、あるC/D変換器から他のそれにとい
う、選択された順序で、マイクロプロセッサ40からのチ
ップセレクト(chip select)を通過させる。
パラメータに関連した変換器であって、この場合にはC/
D変換器26)が、マイクロプロセッサ40へのデータ伝送
を起動できる唯一の回路として選択される。この起動は
割り込みラインを介して与えられる。もし、他のセンサ
からのデータも有効であると、バス・アービトレーショ
ン・ロジック39は、あるC/D変換器から他のそれにとい
う、選択された順序で、マイクロプロセッサ40からのチ
ップセレクト(chip select)を通過させる。
例えば、もし差圧と温度だけが検出(例えば、ゲージ
圧力センサ34は無いか、あるいは用いられていない)さ
れており、温度データが有効であるならば、バス・アー
ビトレーション・ロジック39は、初めにチップセレクト
をマイクロコンピュータ40から差圧センサ24に関連した
C/D変換器26へ送り、それから、割り込み信号を取り除
いて他の機能へ戻る前に温度データを伝送するため、C/
D変換器32へ送る。
圧力センサ34は無いか、あるいは用いられていない)さ
れており、温度データが有効であるならば、バス・アー
ビトレーション・ロジック39は、初めにチップセレクト
をマイクロコンピュータ40から差圧センサ24に関連した
C/D変換器26へ送り、それから、割り込み信号を取り除
いて他の機能へ戻る前に温度データを伝送するため、C/
D変換器32へ送る。
ゲージ圧力も検出されたときは、優先順位は差圧とな
り、それからゲージ圧力、さらに温度となる。このよう
な場合、バス・アービトレーション・ロジック39は、チ
ップセレクトをC/D変換器26からC/D変換器36へ、それか
らさらにC/D変換器32へ渡す。
り、それからゲージ圧力、さらに温度となる。このよう
な場合、バス・アービトレーション・ロジック39は、チ
ップセレクトをC/D変換器26からC/D変換器36へ、それか
らさらにC/D変換器32へ渡す。
もし、第2の差圧センサが加われば、2つの異なった
圧力レンジが検出され、いずれかの差圧センサは、自身
のC/D変換器を介して、割り込み信号をマイクロコンピ
ュータ40に送出する。バス・アービトレーション・ロジ
ック39によって定められる優先順位は、特殊の差圧、続
いてゲージ圧力、さらに続いて温度となる。
圧力レンジが検出され、いずれかの差圧センサは、自身
のC/D変換器を介して、割り込み信号をマイクロコンピ
ュータ40に送出する。バス・アービトレーション・ロジ
ック39によって定められる優先順位は、特殊の差圧、続
いてゲージ圧力、さらに続いて温度となる。
第2図は検出器モジュール16′を示しており、2つの
差圧センサ24A、24B、およびそれぞれ対応のC/D変換器2
6A、26Bを有する点を除いて、第1図に示したモジュー
ル16に似ている。本発明によれば、このようなモジュー
ル構成とSPIバス20との利用によって、第2図のモジュ
ール16′は、マイクロコンピュータ40と各種のC/D変換
器との間の相互接続のいかなる変更も必要とせず、第1
図のモジュール16に取って代わることができる。圧力セ
ンサ24A、24Bのフルスケール測定レンジはそれぞれ異な
るが、圧力センサ24A、24Bは、共に同じ差圧を検出す
る。
差圧センサ24A、24B、およびそれぞれ対応のC/D変換器2
6A、26Bを有する点を除いて、第1図に示したモジュー
ル16に似ている。本発明によれば、このようなモジュー
ル構成とSPIバス20との利用によって、第2図のモジュ
ール16′は、マイクロコンピュータ40と各種のC/D変換
器との間の相互接続のいかなる変更も必要とせず、第1
図のモジュール16に取って代わることができる。圧力セ
ンサ24A、24Bのフルスケール測定レンジはそれぞれ異な
るが、圧力センサ24A、24Bは、共に同じ差圧を検出す
る。
このような工夫によれば、トランスミッタは、入力モ
ジュールを変更することなしにより広い圧力範囲で作動
できるようになる。圧力センサ24A、24Bは、各圧力セン
サに一体構成の過大圧力停止機能を備え、その結果、そ
れぞれのフルスケールを超えるような圧力によっても損
傷を受けないソリッドステート圧力センサであることが
望ましい。
ジュールを変更することなしにより広い圧力範囲で作動
できるようになる。圧力センサ24A、24Bは、各圧力セン
サに一体構成の過大圧力停止機能を備え、その結果、そ
れぞれのフルスケールを超えるような圧力によっても損
傷を受けないソリッドステート圧力センサであることが
望ましい。
第2図には、2つの差圧センサ24A、24Bのみしか示さ
れていないが、第3図に示したように、3つないしそれ
以上の差圧センサを設けるように拡張することも可能で
ある。例えば、フルスケールレンジがそれぞれ1PSI、10
PSI、100PSIである差圧センサ24A、24B、24Cが、第3図
に示したように、それぞれ共通な一組の隔離膜50A、50B
に結合されることができる。
れていないが、第3図に示したように、3つないしそれ
以上の差圧センサを設けるように拡張することも可能で
ある。例えば、フルスケールレンジがそれぞれ1PSI、10
PSI、100PSIである差圧センサ24A、24B、24Cが、第3図
に示したように、それぞれ共通な一組の隔離膜50A、50B
に結合されることができる。
このとき、マイクロコンピュータシステム40は、もっ
とも正確な修正出力を発生している差圧センサからのシ
リアルデジタル出力を選択し、このもっとも正確な出力
に基づいてトランスミッタの出力を計算することができ
る。したがって、トランスミッタは、例えば0.1対100PI
Sといったような、入力差圧(P1−P2)の1000:1レンジ
にわたってほとんど0点誤差のない、高精度の圧力測定
を、入力モジュールを変更することなしに達成できる。
とも正確な修正出力を発生している差圧センサからのシ
リアルデジタル出力を選択し、このもっとも正確な出力
に基づいてトランスミッタの出力を計算することができ
る。したがって、トランスミッタは、例えば0.1対100PI
Sといったような、入力差圧(P1−P2)の1000:1レンジ
にわたってほとんど0点誤差のない、高精度の圧力測定
を、入力モジュールを変更することなしに達成できる。
もし必要であるならば、差圧が変化している時に、1
つのセンサから他のセンサへ移行する際における、トラ
ンスミッタの出力信号の不連続性をスムーズにするため
に、マイクロコンピュータシステム40を、ソフトウエア
・アルゴリズムによってプログラムすることができる。
つのセンサから他のセンサへ移行する際における、トラ
ンスミッタの出力信号の不連続性をスムーズにするため
に、マイクロコンピュータシステム40を、ソフトウエア
・アルゴリズムによってプログラムすることができる。
変位が小さく、かつ一体構成の過大圧力停止機能を具
備したソリッドステートセンサを用いれば、単一のトラ
ンスミッタの構成は、隔離膜からセンサへ圧力を結合す
る充満流体52を極端な大量とすることなしに、大部分に
プロセスレベルおよび流量への適用を可能にする。ゲー
ジ圧力センサ34も同様に、差圧の測定値を訂正するたの
ゲージ圧力測定を得るために、隔離に50Aに接続されて
いる。
備したソリッドステートセンサを用いれば、単一のトラ
ンスミッタの構成は、隔離膜からセンサへ圧力を結合す
る充満流体52を極端な大量とすることなしに、大部分に
プロセスレベルおよび流量への適用を可能にする。ゲー
ジ圧力センサ34も同様に、差圧の測定値を訂正するたの
ゲージ圧力測定を得るために、隔離に50Aに接続されて
いる。
本発明の他の重要な効果は、モジュラス構造が、カス
タムあるいはエイシック(ASIC:特定用途集積回路)の
利用によって、より一層の合併整理および集積化に、特
に都合良く適合されることである。
タムあるいはエイシック(ASIC:特定用途集積回路)の
利用によって、より一層の合併整理および集積化に、特
に都合良く適合されることである。
例えば、検出器モジュール16(あるいはモジュール1
6′)の全ての回路は、容量型のセンサは別として、1
つのASICチップ内にまとめられる。同様に本発明の他の
実施例では、マイクロコンピュータ40、UART42、モデム
44、D/A変換器48、およびEEPROM50が、1つのASICチッ
プ内にまとめられる。出力モジュール18の温度を検出す
るための温度検出回路および温度センサも亦、同一のチ
ップ内に組み込まれるようにすることが望ましい。I/O
回路46も亦、1つのASICチップ内にまとめられるように
することが望ましい。
6′)の全ての回路は、容量型のセンサは別として、1
つのASICチップ内にまとめられる。同様に本発明の他の
実施例では、マイクロコンピュータ40、UART42、モデム
44、D/A変換器48、およびEEPROM50が、1つのASICチッ
プ内にまとめられる。出力モジュール18の温度を検出す
るための温度検出回路および温度センサも亦、同一のチ
ップ内に組み込まれるようにすることが望ましい。I/O
回路46も亦、1つのASICチップ内にまとめられるように
することが望ましい。
したがって、このような実施例では、トランスミッタ
の構造は、容量型のセンサおよび、SPIバス20によって
与えられる検出器モジュールと出力モジュールとの間の
接続を備えた、合計で3つの集積回路に削減される。
の構造は、容量型のセンサおよび、SPIバス20によって
与えられる検出器モジュールと出力モジュールとの間の
接続を備えた、合計で3つの集積回路に削減される。
結論として、本発明では、信号伝達のためのシリアル
バス、およびモジュラ構造を利用することによって、ト
ランスミッタの全体的な再構成や再設計を必要とせず
に、モジュール間の単純な相互接続およびトランスミッ
タの機能向上と修正を可能にする。例えば、センサの追
加を含む機能向上が、装備されたマイクロコンピュータ
への追加的な接続を必要とすることはない。なぜなら
ば、全ての信号伝達がSPIバスを介して行われ、バス・
プロトコルは、センサの読取りが、特定の順序にしたが
ってマイクロコンピュータに供給されるように、バスを
介してチップセレクト信号を発生したマイクロコンピュ
ータへ指令するからである。
バス、およびモジュラ構造を利用することによって、ト
ランスミッタの全体的な再構成や再設計を必要とせず
に、モジュール間の単純な相互接続およびトランスミッ
タの機能向上と修正を可能にする。例えば、センサの追
加を含む機能向上が、装備されたマイクロコンピュータ
への追加的な接続を必要とすることはない。なぜなら
ば、全ての信号伝達がSPIバスを介して行われ、バス・
プロトコルは、センサの読取りが、特定の順序にしたが
ってマイクロコンピュータに供給されるように、バスを
介してチップセレクト信号を発生したマイクロコンピュ
ータへ指令するからである。
ここでは、本発明の好ましい実施例を基準にして述べ
たが、当業者には明らかなように、本発明の思想や観点
を離れることなく、その構成や詳細を変更しても良い。
例えば、トランスミッタのデジタル出力は、本発明の範
囲内において、ライン圧力および温度を示すデジタル信
号を含むことも可能である。
たが、当業者には明らかなように、本発明の思想や観点
を離れることなく、その構成や詳細を変更しても良い。
例えば、トランスミッタのデジタル出力は、本発明の範
囲内において、ライン圧力および温度を示すデジタル信
号を含むことも可能である。
フロントページの続き (72)発明者 フリック,ロジャー,エル. アメリカ合衆国、55317 ミネソタ州、 チャンハッセン、チョクトウ サークル 125 (72)発明者 パシュケ,ランディー,ケイ. アメリカ合衆国、55318 ミネソタ州、、 チャスカ メドウ レーン 1475
Claims (15)
- 【請求項1】シリアルバスと、 シリアルバスに接続された検出器モジュールであって、 検出されたパラメータを表わすシリアル・センサ信号を
シリアルバスに接続する複数の検出手段であって、検出
手段が送出すべきデジタル信号を有していることを示す
割り込み信号を検出手段の1つがシリアルバスに与える
ことのできる複数の検出手段、およびそれらのデジタル
信号をシリアルバスを介して送出するために、選択され
た順序で選択的に複数の検出手段を有効にする手段を含
む検出器モジュールと、 シリアルバスに接続された出力モジュールであって、 デジタル検出信号を処理して制御信号を生成するための
デジタル演算手段、および制御信号の関数としてトラン
スミッタの出力信号を生成する手段含む出力器モジュー
ルとを具備したことを特徴とするトランスミッタ。 - 【請求項2】前記デジタル演算手段は、割り込み信号に
応答し、選択した信号を、応答に応じてシリアルバスに
供給し、選択的に有効にする手段は、選択信号に応答し
て選択された順序で有効を起動することを特徴とする請
求項第1項記載のトランスミッタ。 - 【請求項3】前記シリアルバスバスは電力供給ラインを
有し、出力モジュールは電力供給ラインに電力を供給す
る手段を具備したことを特徴とする請求項第1項記載の
トランスミッタ。 - 【請求項4】前記出力モジュールは、トランスミッタを
電力源に接続するためのターミナルを具備し、電力供給
手段は前記ターミナルに接続されることを特徴とする請
求項第3項記載のトランスミッタ。 - 【請求項5】前記シリアルバスはクロックラインを具備
し、出力モジュールはクロックラインにクロック信号を
供給するための手段を具備したことを特徴とする請求項
第1項記載のトランスミッタ。 - 【請求項6】前記検出器モジュールは、シリアルバスに
接続され、他のシリアル・センサ信号の関数である、シ
リアル・センサ信号の1つの補正値を記憶するための記
憶手段を、さらに具備したことを特徴とする請求項第1
項記載のトランスミッタ。 - 【請求項7】前記出力モジュールは、デジタル演算手段
に接続され、出力信号を生成するための手段の動作を補
償するトランスミッタ出力信号の補正値を記憶するため
の第2の記憶手段を、さらに具備したことを特徴とする
請求項第6項記載のトランスミッタ。 - 【請求項8】前記複数の検出手段は、共通の隔離膜に接
続され、異なった圧力レンジを有する圧力センサである
ことを特徴とする請求項第1項記載のトランスミッタ。 - 【請求項9】前記圧力センサは一体構成の過大圧力停止
機能を具備したことを特徴とする請求項第8項記載のト
ランスミッタ。 - 【請求項10】プロセス流体と隔離用流体との間に配置
され、これを介して圧力を隔離的に結合させるための隔
離膜を具備した隔離手段と、 隔離用流体から圧力を受け、各センサごとに異なった大
きさの圧力レンジにわたる圧力の指示する複数の出力を
発生する複数の圧力センサと、 現在のプロセス流体圧力を含む圧力レンジを有するセン
サのセンサ出力を選択するために、センサ出力に接続さ
れた選択手段と、 補正手段に記憶された補正データおよび選択されたセン
サ出力の関数として補正されたセンサ出力を供給するた
めの、トランスミッタ内の補正手段と、 補正手段に接続され、補正されたセンサ出力の関数であ
るトランスミッタ出力を供給するための出力手段とを具
備したことを特徴とするプロセス流体の圧力を表わすト
ランスミッタの出力を供給するトランスミッタ。 - 【請求項11】前記各圧力センサは、過大圧力によるセ
ンサの損傷を防止するための過大圧力停止手段を具備し
たことを特徴とする請求項第10項記載のトランスミッ
タ。 - 【請求項12】前記トランスミッタは差圧を検出し、隔
離手段は複数のセンサに圧力を伝えるための第2の隔離
手段を,さらに具備したことを特徴とする請求項第10項
記載のトランスミッタ。 - 【請求項13】第2の隔離手段に接続され、ライン圧力
を検出するためのライン圧力センサをさらに具備し、前
記補正手段はライン圧力の関数としてセンサ出力を補正
することを特徴とする請求項第12項記載のトランスミッ
タ。 - 【請求項14】前記トランスミッタ内の温度を検出する
温度センサをさらに具備し、前記補正手段は温度の関数
としてセンサ出力を補正することを特徴とする請求項第
13項記載のトランスミッタ。 - 【請求項15】前記トランスミッタは2線式ループに接
続され、トランスミッタの出力は、検出された圧力を表
わすシリアルデジタル信号を含むことを特徴とする請求
項第14項記載のトランスミッタ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/112,226 US4818994A (en) | 1987-10-22 | 1987-10-22 | Transmitter with internal serial bus |
US112,226 | 1987-10-22 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03500940A JPH03500940A (ja) | 1991-02-28 |
JP2610531B2 true JP2610531B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=22342751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1500111A Expired - Lifetime JP2610531B2 (ja) | 1987-10-22 | 1988-09-23 | 内部シリアルバスを備えたトランスミッタ |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4818994A (ja) |
EP (1) | EP0383827B1 (ja) |
JP (1) | JP2610531B2 (ja) |
CA (1) | CA1319267C (ja) |
DE (1) | DE3853166T2 (ja) |
WO (1) | WO1989004089A1 (ja) |
Families Citing this family (106)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1990006567A1 (en) * | 1988-12-02 | 1990-06-14 | Nohmi Bosai Kabushiki Kaisha | Fire alarm |
US5022270A (en) * | 1989-06-15 | 1991-06-11 | Rosemount Inc. | Extended measurement capability transmitter having shared overpressure protection means |
US4949581A (en) * | 1989-06-15 | 1990-08-21 | Rosemount Inc. | Extended measurement capability transmitter having shared overpressure protection means |
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US5024100A (en) * | 1990-06-04 | 1991-06-18 | Dynamic Engineering, Inc. | Automatic transducer selection system for pressure measurement |
DE4033053C1 (ja) * | 1990-10-18 | 1992-03-05 | Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh, 6100 Darmstadt, De | |
CN1028902C (zh) * | 1990-10-25 | 1995-06-14 | 罗斯蒙德公司 | 多功能可调变换器 |
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