[发明专利]具有数字信号处理的电缆电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所限定的电缆电路以及根 据权利要求30的用于传输测量数据的系统。另外，本发明涉及一种如 权利要求31所述的用于传输测量信号的方法，以及如权利要求32所 述的用于传输测量信号的方法。

背景技术

在过程自动化技术中，许多不同的传感器用于检测过程变量。这 种传感器的例子有pH传感器、气体传感器、流体传感器、质量流量传 感器等等。在现代工业工厂中，这种传感器经常在恶劣的环境条件下 工作；例如，传感器暴露于腐蚀性化学品、高温、震荡，等等。

为了将这些传感器连接至上位测量系统，已经证明通过非接触接 口将传感器与电缆电路耦合是有益的，该电缆电路通过电缆与测量变 换器相连。非接触接口可以例如是光学接口、电容接口或者电感接口。 通过使用非接触接口，避免了易于磨损的电子触点。由于这种传感器 模块具有用于电子触点的开口，所以传感器模块的表面被密封。传感 器模块的表面材料完全包围传感器模块并且能够匹配特定用途或者特 定的腐蚀性介质。

德国专利申请10218606A1公开了一种电位计传感器。电位计传 感器，特别是pH传感器或氧化还原传感器，包括：基本传感器，其用 于检测电位变量，特别是pH值或氧化还原电位；和接口，用于将依赖 于电位变量的信号输出至上位单元，特别是发射机。这里，电位计传 感器包括数字数据存储器，其牢固地与基本传感器相连。

在德国专利申请DE10313639A1中公开了一种电化学气体传感 器。气体传感器模块包括：用于检测气体浓度的基本传感器；用于保 存传感器数据或过程数据的数字数据存储器；和非接触接口，其用于 连接至向气体传感器模块供电的上位单元并且用于气体传感器模块和 上位单元之间的数据交换。

发明内容

本发明的目的是改善在传感器模块和电缆电路之间的数据传输的 质量。

这个目的通过权利要求1、30、31和32中的特征得以实现。

从属权利要求中给出本发明的具有优点的进一步发展。

本发明涉及一种电缆电路，其通过非接触接口与传感器模块耦合。 通过电缆，电缆电路与测量变换器相连。为了改进电缆电路中的信号 传输，信号处理单元（例如，微控制器）集成在信号传输路径中。信 号处理单元负责在测量变换器和传感器模块之间双向传输的数据的信 号处理。

由测量变换器通过电缆发送至电缆电路的数据被信号处理单元接 收并分析。然后，信号处理单元发送这些数据经由非接触接口到传感 器模块。

在反向的传输方向上，电缆电路经由非接触接口接收来自传感器 模块的数据。这些数据被信号处理单元接收、处理，并经由电缆接口 发送至测量变换器。

插入信号路径的信号处理单元在两个传输方向中都用作中继器。 通过接收并重新发送数据，改善所传输的信号的质量。特别地，改善 了损坏的边沿并且校正了接收信号的时标。在电缆电路中信号的质量 改善使得传感器模块和测量变换器之间的数据交换的传输质量提高。 通过使用本发明的技术方案可以减小传输误差的数目。

除了改进传输质量之外，将信号处理器集成在信号路径中还有其 他优点。在一个优选实施例中，通过信号处理单元可以提供索引结构， 其使得可以对于电缆电路的特定参数进行寻址。以这种方式，可以由 测量变换器存取电缆电路的特定参数。特别地，借助索引结构，测量 变换器可以从电缆电路询问有关电缆电路的型号、制造者、序列号和 软件版本的信息。电缆电路和传感器模块的参数可以与测量变换器分 离地寻址。

将信号处理单元集成在电缆电路的信号路径中还提供了其他优 点。在一个实施例中，可以在电缆电路和传感器模块之间进行信息交 换，其中两个单元彼此通知各自所支持的功能性。

在本发明的一个优选实施例中，电缆电路将其自身的信息叠加在 从测量变换器传输至传感器模块的电报上，以由此打开到传感器模块 的通讯信道。传感器模块也可以在传输至测量变换器的电报上叠加对 于电缆电路的信息。优选地，电报的未使用的比特用于在电缆电路和 传感器模块之间的信息交换。

通过这个信息交换，电缆电路可以向传感器模块传输有关传感器 模块支持哪些功能的请求。作为应答，传感器模块可以在传输至测量 变换器的电报上叠加有关它支持哪些功能的信息。以这种方式，电缆 电路得到有关传感器模块的能力的知识。