[发明专利]用于借助于变压器进行通信的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助于变压器进行通信的方法和设备，该变压器具有作为振荡电路的部件的至少一个初级线圈和次级线圈，其中，该振荡电路在初级侧上被供应有激励频率。该设备是例如电容性的、导电的、或电子振动的填充料位测量装置，尤其是振荡音叉、温度和/或水分或湿度传感器或用于确定介质的pH值、导电性、或浊度的测量装置。

背景技术

对于用于在爆炸危险区中使用的过程自动化的现场装置，功率和数据传输的防爆安全实施例非常重要。为此，电子单元与测量装置的传感器之间的功率传输经电容性或感应性接口频繁地发生。对于初级侧与次级侧之间的通信，常常使用防爆安全光耦合器。然而，这些光耦合器是昂贵的并且在电子壳体中需要额外的空间。

对光耦合器的替代是调制传输的信号。为了数据从初级侧经导电或感应接口传输到次级侧，通常来说，对信号的频率进行调制。为此，根据待传输的信号是逻辑0或是逻辑1，初级侧电子单元产生具有第一频率或具有第二频率的信号。该信号同时用于能量传输。为了从次级侧到初级侧的通信，例如，对次级侧的电流需求进行调制。例如在德国公开说明书DE102006051900A1中公开了这种能量和数据传输形式。

例如在德国公开说明书WO2008/135402A1中描述了借助于振幅调制进行从次级侧到初级侧的通信的进一步的方法。经振幅调制的信号由E级放大器产生。输出信号中的振幅移位键控在这样的情况下通过改变E级放大器的工作频率或在恒定的工作频率的情况下通过借助于可添加的负载使放大器的共振频率移位来实现。

在振幅调制的情况下的不利之处是相对于被耦合进的信号具有相对高的干扰敏感性。

本发明的目的是提供用于经感应接口的抗干扰数据传输的设备和方法。

发明内容

该目的由其中为了信号从次级侧到初级侧的传输而对次级线圈的电感进行调制的方法来实现。

在初级侧，对起因于次级电感的调制的频率变化进行评估。在次级侧，为相应于待传输的信息而调节的电感值分配逻辑0或逻辑。在初级侧，对应的二进制数字被分配给根据相应的电感而调节的共振频率。

用于从次级侧到初级侧的信号传输的方法代表间接频率调制。间接地，由于在次级侧上的频率不是主动地受到控制而是替而通过改变次级侧上的振荡电路的可变特性（这导致初级侧上的可检测的频率变化）而受到控制。该解决方案使得能够以高效率实现信号传输。能量和信息经相同的接口被传输。

确定效率此外能够用于诊断目的。如果效率小于预期的，或共振频率不对应于预期的共振频率，则功率损耗正在一些位置发生。从效率的评估出发，能够为操作人员产生报警信号，使得，例如，能够开始维修。

在本发明的解决方案的第一实施例中，通过改变次级线圈的匝数来调制电感。

在该方法的实施例中，为了信号的初级侧评估，检测由对电感的调制所导致的振荡电路的共振频率的调制。

与此相关联的实施例提供的是，振荡电路的共振频率和/或振荡电路的共振频率的变化根据变压器的振幅和/或效率来确定。

在该方法的有利的实施例中，为了第二信号从初级侧到次级侧的传输，对激励频率进行调制。频率调制代表通信的强抗干扰方法。

另一个实施例提供的是，通信期分配给次级侧，在此期间，仅次级侧传输数据，并且振荡电路在通信期期间以共振频率被激励。

在进一步的发展中，激励频率在从次级单元到初级单元的通信期期间受到控制，使得激励频率在次级电感的变化的情况下也总是对应于振荡电路的共振频率。

在进一步的发展中，基于激励频率的重新调节来识别和评估次级线圈的电感的调制。

在该方法的实施例中，次级侧独立于振荡电路被激励的激励频率与初级侧进行通信。换句话说，次级侧未被束缚于为其分配的通信期，而是替而能够在任何时候与初级侧进行通信。

本发明的实施例包括借助于次级电感的调制来实施频率移位键控。

该目的进一步由用于借助于变压器进行通信的设备来实现，该变压器具有：作为振荡电路的部件的初级线圈和次级线圈；初级逻辑单元，该初级逻辑单元对振荡电路供应激励频率；以及，次级逻辑单元，其中，为了信号从次级侧到初级侧的传输，该次级逻辑单元调制次级线圈的电感。

在该设备的有利的实施例中，次级线圈包括至少一个可连接且可断开的线圈段，并且次级逻辑单元通过连接和断开线圈段来调制电感。

初级逻辑单元控制振荡电路的激励频率，并且以这样的方式重新调节激励频率，使得即使当共振频率由于次级电感的变化而改变时，激励频率也总是对应于共振频率。以这种方式，功率传输得以优化。