專利名稱：自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用的自供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者自供電的無(wú)線電適配器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用的自供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者自供電的無(wú) 線電適配器，通過(guò)分配給或者可以分配給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者無(wú)線電適配器的供電單元向該現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備/無(wú)線電適配器供給有限的能量。
背景技術(shù)：
在過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中經(jīng)常使用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備用于檢測(cè)和/或者影 響過(guò)程變量。用于檢測(cè)過(guò)程變量的是傳感器，例如像料位測(cè)量設(shè)備、流量測(cè)量設(shè)備、壓力和 溫度測(cè)量設(shè)備、PH氧化還原電位測(cè)量設(shè)備、電導(dǎo)率測(cè)量設(shè)備等，這些傳感器檢測(cè)相應(yīng)的過(guò) 程變量料位、流量、壓力、溫度、PH值或電導(dǎo)率。用于影響過(guò)程變量的是執(zhí)行器，例如像閥 門(mén)或者泵，通過(guò)這些執(zhí)行器可以改變管道段內(nèi)液體的流量或容器內(nèi)的料位。原則上，在過(guò) 程附近使用的和提供或者處理對(duì)過(guò)程至關(guān)重要的信息的所有設(shè)備都稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。除了 先前所提及的傳感器和執(zhí)行器外，如下這種單元一般也稱為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些單元直接與現(xiàn) 場(chǎng)總線連接并且用于與上位單元通信，例如像Remote 1/0(遠(yuǎn)程I/O)、Gateway (網(wǎng)關(guān))、 Linking Device (鏈接設(shè)備)和Wireless Adapter (無(wú)線適配器)。大量這種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備由 Endress+Hauser集團(tuán)制造和銷售。在現(xiàn)代化的工業(yè)設(shè)備上，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一般通過(guò)總線系統(tǒng)(ftOfibus foundation FieldbUS、HART 等)與上位單元連接。正常情況下，上位單元是引導(dǎo)系統(tǒng)或控制單元，例 如像SPS (存儲(chǔ)器可編程控制系統(tǒng))或者PLC(可編程邏輯控制器)。上位單元此外用于過(guò) 程控制、過(guò)程可視化、過(guò)程監(jiān)控以及用于調(diào)試運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，特別是由傳感器 檢測(cè)到的測(cè)量值通過(guò)所連接的總線系統(tǒng)傳送到一個(gè)上位單元或者需要時(shí)也傳送到多個(gè)上 位單元。此外，也需要從上位單元通過(guò)總線系統(tǒng)向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；這種數(shù)據(jù)傳輸特 別是用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)定或者用于診斷目的。總體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)總 線系統(tǒng)由上位單元來(lái)操作。除了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與上位單元之間的有線連接的數(shù)據(jù)傳輸之外，也存在無(wú)線的 (wireless)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目赡苄浴Ｌ貏e是在總線系統(tǒng)I^rofibus 、Foundation Fieldbus 和HART 中，詳細(xì)說(shuō)明了通過(guò)無(wú)線電的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。此外，用于傳感器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在標(biāo) 準(zhǔn)IEEE 802. 15. 4中作了詳細(xì)說(shuō)明。為了實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，更新型的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，特別是傳 感器和執(zhí)行器，部分構(gòu)成為無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。這些無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備一般具有作為集成組成 部分的無(wú)線電單元和電源。在此，無(wú)線電單元和電源可以設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備自身內(nèi)或者設(shè)置 在與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備持久連接的無(wú)線電模塊內(nèi)。通過(guò)電源可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的自供電。此外，存在如下的可能性，S卩，不帶有無(wú)線電單元的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)與具有無(wú)線 電單元的無(wú)線適配器連接而擴(kuò)充成無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。相應(yīng)的無(wú)線適配器例如在文獻(xiàn)WO 2005/103851A1中有所介紹。無(wú)線適配器一般與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口以可松開(kāi)的 方式連接?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口將有待通過(guò)總線系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)發(fā)送到無(wú)線適配器上，該無(wú)線適配器然后將這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線電傳送到目的地。反過(guò)來(lái)，無(wú)線適配器 可以通過(guò)無(wú)線電接收數(shù)據(jù)并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口繼續(xù)傳遞到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電 功率的供應(yīng)于是一般通過(guò)無(wú)線適配器的供電單元來(lái)進(jìn)行。在自供電的無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和無(wú)線適配器中，例如與上位單元的通信一般通過(guò)無(wú) 線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的或者無(wú)線適配器的無(wú)線接口來(lái)展開(kāi)。附加地，這種無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線 適配器一般具有有線連接的通信接口。例如在HART⑧標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備除了無(wú)線接 口之外，還必須具有有線連接的通信接口。通過(guò)這種有線連接的通信接口，可以通過(guò)服務(wù) 和/或者操作單元，例如像與有線連接的通信接口連接的手持通信器，例如在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)無(wú)線 電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線適配器進(jìn)行配置。此外，有線連接的通信接口可以構(gòu)成為現(xiàn)場(chǎng)總線通信 接口，從而展開(kāi)關(guān)于這方面的符合總線系統(tǒng)，例如像符合標(biāo)準(zhǔn)化的總線系統(tǒng)ftOfibus 、 inundation Fieldbus或者HART 之一的通信。通過(guò)這種現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口，無(wú)線電現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線適配器也可以與相應(yīng)的有線連接的現(xiàn)場(chǎng)總線連接。無(wú)線適配器或者無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的供電單元或電源例如是設(shè)置在無(wú)線適配器或 無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)的電池、燃料電池、太陽(yáng)能供電裝置和/或者蓄電池。如果現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者無(wú)線電適配器由供電單元來(lái)供給有限的能量供應(yīng)，那么在足 夠的防爆方面可能出現(xiàn)問(wèn)題。問(wèn)題表明，只要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線電適配器要與更高的電源 連接或者當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)或者無(wú)線電適配器內(nèi)存在組件時(shí)，就產(chǎn)生比供電單元更高的電 壓。在這種情況下，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者無(wú)線電適配器的被供應(yīng)電壓的部分必須具有如下阻擋層 (Barriere)，該阻擋層實(shí)現(xiàn)下面所提及的兩個(gè)目的-防止到供電單元的反向充電電流-反極性保護(hù)(Verpolschutz)。在存在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)，必須附加地滿足下列要求-在將供電單元分離開(kāi)時(shí)防止形成火花-內(nèi)部的電荷存儲(chǔ)器或電源對(duì)外隔離。上述問(wèn)題的一種公知的解決方案提出一種由串聯(lián)的二極管組成的阻擋層。例如， 通過(guò)三個(gè)二極管的串聯(lián)可以實(shí)現(xiàn)防爆類別ex-ia。所公知的解決方案的缺點(diǎn)在于，二極管上 的電壓降導(dǎo)致相對(duì)高的損耗功率，這不利地反映在供電單元，特別是電池的，使用壽命上。 電壓降隨著從電池中流出的電流的增加而變大。另一種實(shí)現(xiàn)部分上述目的所公知的解決方案設(shè)置有電子電路，這些電子電路通常 集成在電路中并且普遍稱為“理想二極管”。在這些電路中測(cè)定電流流動(dòng)方向并且在流動(dòng)方 向錯(cuò)誤時(shí)借助開(kāi)關(guān)，例如借助FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，來(lái)中斷電流。這種方法的缺點(diǎn)是電路的 反應(yīng)時(shí)間相對(duì)長(zhǎng)在將電池分離開(kāi)時(shí)存在形成火花的危險(xiǎn)，這一點(diǎn)在存在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域 內(nèi)會(huì)造成災(zāi)難性的后果。由于這些電路的反應(yīng)太慢，大于40 μ J的電荷量會(huì)穿透該阻擋層， 這一點(diǎn)在防爆環(huán)境的區(qū)域內(nèi)是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容
從前面介紹的現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提出一種裝置，利用該裝置，在 有限的能量?jī)?chǔ)備可供現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用的所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，可以將電壓降并因此將損耗功率降 到最低。
該目的通過(guò)如下方式得以實(shí)現(xiàn)，即，在供電單元與內(nèi)部電源之間布置有由帶有至 少兩個(gè)并聯(lián)二極管的至少一個(gè)二極管組構(gòu)成的阻擋層，該內(nèi)部電源的電壓超過(guò)或者可以暫 時(shí)超過(guò)供電單元的電壓，該阻擋層對(duì)于供電單元阻斷從內(nèi)部電源到供電單元或者到現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備或無(wú)線電適配器的接線端子的反向充電電流。在至少兩個(gè)并聯(lián)的和結(jié)構(gòu)相同的二極管 上，電壓降幾乎相同，而且電流至少近似相同地分布到至少兩個(gè)二極管上。由此減弱在電流 變大的情況下電壓上升的效應(yīng)。與所公知的串聯(lián)相反，二極管的并聯(lián)使得負(fù)載下正向電壓 升高的效應(yīng)明顯降低。此外，依據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的是，僅受到限制的、最大允許的能量在電池 與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者與適配器分離開(kāi)時(shí)進(jìn)入該過(guò)程。因此，依據(jù)本發(fā)明的裝置也可以在存在爆 炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)使用。具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)造方式設(shè)置為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者無(wú)線電適配器分配有無(wú)線電模塊，并 且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線電模塊和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與上位控制單元通信。此外，在這種聯(lián)系中提出，將 無(wú)線電模塊集成在無(wú)線電適配器或無(wú)線適配器中，該無(wú)線電適配器或無(wú)線適配器通過(guò)設(shè)置 在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上的第一接口和設(shè)置在無(wú)線電適配器上的第二接口以及相應(yīng)的連接線路與現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備連接。對(duì)此的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在本專利申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)前文中已經(jīng)做了詳細(xì)介紹。作為選擇，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身沒(méi)有自己的供電裝置，而是通過(guò)無(wú)線電適配器來(lái)外部供 電。在這種情況下，將供電單元集成到無(wú)線電適配器中，并且供電單元與無(wú)線電適配器之間 的數(shù)據(jù)交換和供電通過(guò)兩條相同的連接線路來(lái)進(jìn)行。對(duì)此的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在本專利申請(qǐng)的 說(shuō)明書(shū)前文中已經(jīng)做了詳細(xì)介紹。優(yōu)選地，在自供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或自供電的無(wú)線電適配器的情況下，將供電單元直 接集成到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中。對(duì)此的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)在本專利申請(qǐng)的說(shuō)明書(shū)前文中已經(jīng)做了詳細(xì)介紹。依據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或依據(jù)本發(fā)明的無(wú)線電適配器的特別具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)造方 式提出，阻擋層由三個(gè)串聯(lián)的二極管對(duì)組成，其中，二極管對(duì)的二極管并聯(lián)。利用這種構(gòu)造 方式可以實(shí)現(xiàn)防爆類別ex-ia。這種防爆類別要求三倍冗余的二極管，也就是說(shuō)，在兩個(gè)二 極管發(fā)生故障的情況下仍然保證電路的正常功能。優(yōu)選地，二極管是肖特基二極管。拿MBR0520型肖特基二極管作為例子。肖特基 二極管與其他二極管相比的優(yōu)點(diǎn)是，在肖特基二極管上，電壓降相對(duì)小并且肖特基二極管 具有相對(duì)快的反應(yīng)時(shí)間。所述二極管對(duì)或所述二極管組的二極管以具有優(yōu)點(diǎn)的方式如此地構(gòu)造，即在供電 單元與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者無(wú)線電適配器分離開(kāi)時(shí)，使最大40 μ J或40 μ VAs到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的接 線端子或無(wú)線電適配器的接線端子，特別是到達(dá)所分配的供電單元的接線端子。作為供電單元，在與本發(fā)明的聯(lián)系中優(yōu)選考慮電池。作為選擇，也可以使用燃料電 池、太陽(yáng)能供電裝置或者蓄電池。正如在前面段落已經(jīng)介紹的那樣，結(jié)合本發(fā)明，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線電適配器與上位 控制單元之間的通信在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域常用的通信協(xié)議之一的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。


借助后面的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中圖1示出具有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示意圖2示出依據(jù)本發(fā)明的無(wú)線適配器的優(yōu)選構(gòu)造方式的方框圖；圖3示出依據(jù)本發(fā)明的裝置的示意圖；圖4示出由三個(gè)串聯(lián)的二極管組構(gòu)成的阻擋層，其中，每個(gè)二極管組由η個(gè)并聯(lián)的 二極管組成；以及圖5示出由三個(gè)串聯(lián)的二極管組構(gòu)成的阻擋層，其中，每個(gè)二極管組由兩個(gè)并聯(lián) 的二極管組成。
具體實(shí)施例方式圖1示出具有多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1和一個(gè)網(wǎng)關(guān)G的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各自構(gòu)成 為無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1相互間并且與網(wǎng)關(guān)G都分別保持無(wú)線電連接FV，這一點(diǎn)在 圖1中通過(guò)虛線示出。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1和網(wǎng)關(guān)G分別通過(guò)多個(gè)無(wú)線電連接FV保持連接，所 以即使在無(wú)線電連接FV之一發(fā)生故障的情況下，通過(guò)其他無(wú)線電連接FV之一仍可以維持
ififn。作為用于無(wú)線電連接FV的無(wú)線電傳輸技術(shù)，例如適用的是Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS，跳頻展頻)或者Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS，直接序 列展頻)方法。由于所需的發(fā)射功率低，超寬帶技術(shù)(UWB)也非常適用。網(wǎng)關(guān)G可以是遠(yuǎn)程傳輸單元，例如Endress+Hauser公司的產(chǎn)品“Fieldgate”。在 這種情況下，網(wǎng)關(guān)G可以在全球例如通過(guò)因特網(wǎng)、GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))或者固定網(wǎng)絡(luò) 與上位單元通信。此外，(未示出的)上位單元和/或者(未示出的)操作裝置也可以直 接通過(guò)相應(yīng)的無(wú)線電連接與所示的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信。圖2示出依據(jù)本發(fā)明的無(wú)線適配器2的優(yōu)選構(gòu)造方式的示意圖。在所示的例子中， 傳統(tǒng)地構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1通過(guò)連接線路14與無(wú)線適配器2連接。通過(guò)連接無(wú)線適配器2， 將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1擴(kuò)充成無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，例如像圖1中通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1所示的那樣?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1由測(cè)量值接收器或傳感器15和測(cè)量變換器16組成。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1可以 (正如此前已經(jīng)詳細(xì)闡述的那樣)被設(shè)計(jì)用于確定和/或者影響任意的過(guò)程變量。在無(wú)線電適配器2內(nèi)，優(yōu)選在印制電路板上布置有不同的部件。無(wú)線電適配器2 通過(guò)接口 12和連接線路14與測(cè)量變換器16保持連接。與接口 12連接的是用于電壓轉(zhuǎn)換 的組件4和通信模塊8或通信接口 8。在本發(fā)明的意義上，用于電壓轉(zhuǎn)換的組件是內(nèi)部電源 4。用于電壓轉(zhuǎn)換的組件4與通信模塊8和微處理器9連接?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1和無(wú)線適配器2相互保持通信連接。有線連接的通信接口 7a、7b優(yōu)選 是HART 通信接口。為通信接口 7a、7b分配有功能單元，該功能單元通過(guò)通信接口 7a來(lái) 發(fā)射和/或者接收數(shù)字信號(hào)(例如相應(yīng)于HART 標(biāo)準(zhǔn))。通過(guò)通信接口 7a，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1也 可以(替代所示的與無(wú)線適配器2的連接)與在自動(dòng)化技術(shù)中常用的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(例如 HART 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng))連接。此外，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1具有同樣未分開(kāi)的微處理器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中 還存放有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1的參數(shù)。對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的存取通過(guò)微處理器來(lái)進(jìn)行。為了在現(xiàn)場(chǎng)操作 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1上通常設(shè)置有同樣未單獨(dú)示出的顯示和操作單元，該顯示和操作 單元與微處理器保持通信連接。無(wú)線適配器4(正如已經(jīng)提到的那樣)具有微處理器9形式的控制單元。為了通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)FN進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，微處理器9與具有射頻芯片組(RF-Chipset)和天線11的無(wú) 線電單元10連接。無(wú)線電單元10在此以如下方式構(gòu)成，即，使無(wú)線通信依據(jù)在自動(dòng)化技術(shù) 中常用的標(biāo)準(zhǔn)之一，優(yōu)選依據(jù)HART 標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，微處理器9與未單獨(dú)示出的數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器連接，在該數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中還存放有無(wú)線適配器2的參數(shù)。為了與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1進(jìn)行通 信，無(wú)線適配器2具有有線連接的通信接口 7b，為該通信接口又分配有功能單元，該功能單 元通過(guò)通信接口 7b來(lái)發(fā)送和/接收數(shù)字信號(hào)。在圖2所示的布置中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1的通信接口 7a和無(wú)線適配器2的通信接口 7b 通過(guò)2線制連接線路(2-Leiter-Verbindungsleitung) 14相互連接。通過(guò)該連接，既實(shí)現(xiàn) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1與無(wú)線適配器2之間的通信，又實(shí)現(xiàn)通過(guò)無(wú)線適配器2向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1供電。為了給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1和無(wú)線適配器2供電的目的，為無(wú)線適配器2分配有供電單元 3。供電單元3能夠給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1或者給無(wú)線電適配器2和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1供給有限的能量。供 電單元3例如是電池、蓄電池、太陽(yáng)能板或者燃料電池。因此，所示的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1或所示的 無(wú)線電適配器2是自供能量的單元。圖2示出如下情況，即，將無(wú)線電模塊10集成到無(wú)線電適配器2中。通過(guò)將無(wú)線 電適配器2與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1連接，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1可以改裝成無(wú)線電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。不言而喻， 也可以將無(wú)線電模塊10直接集成到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1中。依據(jù)本發(fā)明，設(shè)置有至少一個(gè)阻擋層fe、5b，所述至少一個(gè)阻擋層對(duì)于供電單元3 阻斷從內(nèi)部電源4到供電單元3或到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備1的接線端子7a或到無(wú)線電適配器2接線 端子7b的反向充電電流。在依據(jù)本發(fā)明的裝置的圖2所示的實(shí)施方式中，阻擋層fe布置 在用于電壓轉(zhuǎn)換的組件4與供電單元3之間。另一個(gè)阻擋層恥設(shè)置在接口 12與測(cè)量變換 器16之間。阻擋層如、恥在所示情況下由具有各兩個(gè)并聯(lián)二極管6的三個(gè)串聯(lián)的二極管組構(gòu) 成。通過(guò)將各兩個(gè)相同的二極管6并聯(lián)起來(lái)，二極管6上的電壓降大致相同，并且并聯(lián)二極 管上給出的電流至少近似相同地分布。由此可以實(shí)現(xiàn)較少的損耗功率，這反映在電池或供 電單元3的提高的使用壽命上。通過(guò)三個(gè)二極管對(duì)的串聯(lián)布置(這相應(yīng)于三倍冗余)，又可 以實(shí)現(xiàn)防爆類別ex-ia。二極管優(yōu)選是肖特基二極管。肖特基二極管的突出之處在于，在轉(zhuǎn)換時(shí)間相對(duì)較 快的情況下每個(gè)二極管的0. 2至0. 5V的相對(duì)低的電壓降。圖3示出依據(jù)本發(fā)明的自供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或自供電的無(wú)線電適配器的示意圖。不 得對(duì)供電單元3起反作用的組件4例如是無(wú)線電適配器2的主印制電路板。為了確保沒(méi)有 反向充電電流從組件4到達(dá)供電單元3，設(shè)置有阻擋層5a，該阻擋層具有圖5中所示的構(gòu)造 方式。為了使無(wú)線電適配器2的主印制電路板對(duì)測(cè)量變換器16沒(méi)有反作用，中間連接有阻 擋層5b。參照現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或無(wú)線電適配器在存在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)的使用，把“反作用”理解 為如下電流，該電流將大于Q = I X t = 40 μ J的電荷從組件4運(yùn)輸至供電單元或者從組件 4運(yùn)輸至測(cè)量變換器16。圖4示出一種可供選擇地構(gòu)造的阻擋層，其由三個(gè)串聯(lián)的二極管組構(gòu)成，其中，每 個(gè)二極管組包括η個(gè)并聯(lián)的二極管6。附圖標(biāo)記列表
1現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備2無(wú)線電適配器或無(wú)線適配器3供電單元4內(nèi)部電源5a阻擋層5b阻擋層6二極管7a接線端子7b接線端子8通信模塊/通信接口9微處理器10無(wú)線電模塊11天線12接口13控制單元14連接線路15測(cè)量接收器/傳感器16測(cè)量變換器G網(wǎng)關(guān)FN無(wú)線網(wǎng)絡(luò)FV無(wú)線電連接
權(quán)利要求
1.自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)用的自供電的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者自供電的無(wú)線電適配器 O)，通過(guò)分配給或者能夠分配給所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)或者所述無(wú)線電適配器O)的供電單 元(3)向所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/所述無(wú)線電適配器供給有限的能量，其特征在于，在所述供電單元 (3)與內(nèi)部電源(4)之間布置有阻擋層(5a ；恥)，該阻擋層由至少一個(gè)具有至少兩個(gè)并聯(lián)連 接的二極管(6)的二極管組構(gòu)成，所述內(nèi)部電源的電壓超過(guò)或能夠暫時(shí)超過(guò)所述供電單元 (3)的電壓，所述阻擋層對(duì)于所述供電單元(3)阻斷從所述內(nèi)部電源(4)到所述供電單元 ⑶或者到所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備⑴或所述無(wú)線電適配器⑵的接線端子(7)的反向充電電流。
2.按權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，為所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)或者所述無(wú)線電適 配器(2)分配有無(wú)線電模塊(10)，并且所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)通過(guò)所述無(wú)線電模塊(10)和無(wú)線 網(wǎng)絡(luò)(FN)與上位的控制單元(13)通信。
3.按權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，將所述無(wú)線電模塊(10)集成在所述無(wú) 線電適配器( 或無(wú)線適配器中，所述無(wú)線電適配器或所述無(wú)線適配器通過(guò)設(shè)置在所述現(xiàn) 場(chǎng)設(shè)備(1)上的第一接口(7a)和設(shè)置在所述無(wú)線電適配器( 上的第二接口(7b)以及相 應(yīng)的連接線路(14)與所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)連接。
4.按權(quán)利要求3所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，將所述供電單元(3)集成到所述無(wú)線電 適配器O)中，并且所述供電單元C3)與所述無(wú)線電適配器( 之間的數(shù)據(jù)交換和供電通 過(guò)相同的兩條連接線路來(lái)進(jìn)行。
5.按權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，將所述供電單元C3)和無(wú)線電模塊 (10)集成到所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備⑴中。
6.按權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，所述阻擋層(fe、5b)由三個(gè)串聯(lián)連接的 二極管對(duì)組成，其中，二極管對(duì)的二極管(6)并聯(lián)連接。
7.按權(quán)利要求1或5所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，所述二極管(6)是肖特基二極管。
8.按權(quán)利要求1至3或5至6之一或多項(xiàng)所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，所述二極管 對(duì)或者說(shuō)二極管組的二極管(6)以如下方式構(gòu)造，即，在所述供電單元C3)與所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備 (1)或者所述無(wú)線電適配器(2)分離開(kāi)時(shí)，最大有40μ J或40yVAs到達(dá)所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1) 的所述接線端子(7a)或所述無(wú)線電適配器(2)的所述接線端子(7b)，特別是到達(dá)所分配的 所述供電單元的接線端子。
9.按權(quán)利要求1、3、4或7所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，所述供電單元C3)是電池、燃 料電池、太陽(yáng)能供電裝置或者是蓄電池。
10.按權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其特征在于，所述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)或所述無(wú)線電適配 器( 與上位的控制單元(1 之間的通信在自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域常用的通信協(xié)議之一的基礎(chǔ) 上實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)用的自供電現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者自供電無(wú)線電適配器(2)，通過(guò)分配給或者可以分配給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)或者無(wú)線電適配器(2)的供電單元(3)向該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備/無(wú)線電適配器供給有限的能量，其特征在于，在供電單元(3)與內(nèi)部電源(4)之間布置有由帶有至少兩個(gè)并聯(lián)二極管(6)的至少一個(gè)二極管組構(gòu)成的阻擋層(5a；5b)，該內(nèi)部電源的電壓超過(guò)或可以暫時(shí)超過(guò)供電單元(3)的電壓，該阻擋層對(duì)于供電單元(3)阻斷從內(nèi)部電源(4)到供電單元(3)或者到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(1)或無(wú)線電適配器(2)的接線端子(7)的反向充電電流。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102119368SQ200980131039
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日
發(fā)明者斯特凡·普羅布斯特, 馬克·費(fèi)德勒 申請(qǐng)人:恩德萊斯和豪瑟爾過(guò)程解決方案股份公司