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一種控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法
【專利摘要】一種用于控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法，磁感應(yīng)流量測量設(shè)備具有表示過電壓UO的第一值和表示保持電壓UH的第二值，其中第一值大于第二值，其特征在于如下步驟：A設(shè)置電流水平的第一切換點IS，到該第一切換點IS時要對線圈供應(yīng)過電壓UO；B施加過電壓UO，直到電流水平上升到為電流水平設(shè)置的切換點IS；C從過電壓UO切換到保持電壓UH，以把電流水平保持在恒定電流端值IH，以及一種磁感應(yīng)流量測量設(shè)備。
【專利說明】一種控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法，該方法在權(quán)利要求1的前序部分中限定，并且涉及一種如在權(quán)利要求10的前序部分所限定的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]線圈電流在線圈裝置中流動，線圈裝置具有電感并且是包含線圈鐵芯和/或極靴的磁體系統(tǒng)的一部分。線圈電流被測時使得線圈電流在前半周期為正并且具有恒定的第一電流端值，以及在后半周期為負(fù)，具有恒定的第二電流端值，第二電流端值與第一電流端值的幅值相等。
[0003]磁體系統(tǒng)的線圈鐵芯和/或極靴最通常由軟磁體材料形成。但是，也存在具有鐵磁線圈鐵芯的磁體系統(tǒng)。
[0004]在這兩種磁體系統(tǒng)的情形中，由于線圈電流的上升和下降，在磁體系統(tǒng)中感應(yīng)出渦流，防止磁場精確地跟隨線圈電流的上升而上升的風(fēng)險，如果沒有線圈鐵芯和/或極靴，會出現(xiàn)這種情況。而且，磁場的上升比線圈電流的上升延遲且平緩。在這種情況下，線圈電流需要精確控制到恒定的端幅值。
[0005]2？ 0 969 268八1公開了一種用于控制線圈電流的方法，其中，首先提供預(yù)定時間間隔的過電壓，并且在該時間間隔之后發(fā)生反饋控制。該方法通常在實踐中得到證明。然而，如果由于波動和干擾，使得起點有移位，例如于是將在恒定的時間間隔內(nèi)產(chǎn)生較高的最大電流水平，并且在給定情況下這將導(dǎo)致過載。
[0006]此外，還已知一些方法，具有診斷功能以檢查最大電流水平。但是在這些方法中，電流水平并不作為控制變量，而是其僅考慮作為用于檢查控制單元的值。
[0007]因此，根據(jù)作為最接近現(xiàn)有技術(shù)的2？ 0 969 268 41，本發(fā)明的目的是提供一種用于控制線圈電流的另一種方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明通過權(quán)利要求1和10的特征來實現(xiàn)該目的。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法，磁感應(yīng)流量測量設(shè)備具有表不過電壓II。的第一值和表不保持電壓110的第二值，其中第一值大于第二值，其特征在于如下步驟:
[0010]設(shè)置電流水平的第一切換點13，達(dá)到該第一切換點13時要對線圈供應(yīng)過電壓隊；
[0011]施加過電壓％，直到電流水平上升到為該電流水平設(shè)置的切換點13 ；
[0012]從過電壓V。切換到保持電壓‘以把電流水平保持在恒定電流端值10。
[0013]本發(fā)明的方法可靠地避免了現(xiàn)有技術(shù)描述的缺點。
[0014]本發(fā)明的有利實施例是從屬權(quán)利要求的主題。
[0015]在過電壓切換到保持電壓之后，該切換優(yōu)選由比較器控制，由于線圈的自感，電流水平仍然略微上升。在電流水平小幅上升后，電流水平可發(fā)生同樣的小幅下降，可以引起比較器切換回到過電壓。為了防止這種轉(zhuǎn)回，監(jiān)測該切換。根據(jù)控制線圈電流的特定方法產(chǎn)生的對比較器轉(zhuǎn)回的監(jiān)測和預(yù)防可有利地由觸發(fā)器電路實施。
[0016]尤其優(yōu)選地，控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法用于雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備的情況。
[0017]傳統(tǒng)地，這種雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備主要這樣地設(shè)計，使得在形成為電流回路的單對線路中瞬時流動的供給電流的瞬時電流水平的值為4—到20^之間，同時瞬時電流水平還表示現(xiàn)場設(shè)備此刻產(chǎn)生的測量值，或此刻發(fā)送到現(xiàn)場設(shè)備的激勵值。因此，這種雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備的特別問題在于，在運行中至少名義上可轉(zhuǎn)變的或由現(xiàn)場設(shè)備-電子器件轉(zhuǎn)變的電能(接下來簡稱為“可用電能”)能夠以實際上不可預(yù)測的方式在很大范圍內(nèi)波動。考慮到這些，因此，現(xiàn)在的雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備(21現(xiàn)場設(shè)備)，尤其是現(xiàn)在的具有(4^到20-)電流回路的雙線測量設(shè)備(21測量設(shè)備)，通常被設(shè)計為使得利用在評估和操作電路中提供的微計算機來執(zhí)行的設(shè)備功能是可變的，并且因此，通常在任意情況下都僅轉(zhuǎn)變少量電能的操作和評估電路可以被適配于瞬時可用電能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]接下來將根據(jù)附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中:
[0019]圖1為根據(jù)本發(fā)明方法工作的電路的示意圖；以及
[0020]圖2為本發(fā)明方法中的電流的圖

【具體實施方式】
[0021]現(xiàn)在根據(jù)圖2的曲線圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的方法。
[0022]圖2首先示出了用于線圈控制的電流，例如根據(jù)2？ 0 969 268八1的方法，其全部內(nèi)容通過引用并入本文。線圈電流在具有電感[的線圈裝置中流動。線圈裝置是磁體系統(tǒng)的一部分。線圈電流在前半周期為正，并且之后在后半周期為負(fù)。在2？ 0 969 268公開的方法中，施加過電壓達(dá)時間〖3，以將電流水平從所謂的負(fù)場提升到電平匕。然后，供應(yīng)保持電壓達(dá)時間億。在這種情況下，電流水平在時間I期間上升到值匕。線圈電流I在時間七3期間急劇上升。
[0023]因此，長期以來的做法是將電流水平的設(shè)置與在負(fù)場的起點關(guān)聯(lián)起來。采用過電壓提升電流并且控制施加過電壓的時間以實現(xiàn)期望的電流水平。
[0024]與此相比，在本發(fā)明方法的情況下，將過電壓V。供應(yīng)給線圈裝置，并且之后將保持電壓仏供應(yīng)給線圈裝置，其中過電壓大于保持電壓。在這種情況下，首先，設(shè)置電流水平的切換點13，在達(dá)到該切換點13時要對線圈供應(yīng)過電壓V。。
[0025]然后，施加過電壓％，直到電流水平上升到即時設(shè)置的電流水平的期望值13。
[0026]最后，執(zhí)行從過電壓V。到保持電壓％的切換，以把電流水平保持在恒定電流端值100
[0027]圖1示出了執(zhí)行該方法的電路。在電路中，放大器4連接到比較器1的第一輸入端。比較器1的輸出端與觸發(fā)器電路3連接。此外，0/八轉(zhuǎn)換器2與比較器的第二輸入端連接。0/八轉(zhuǎn)換器2在其輸入端與評估單元5連接并且將評估單元5的數(shù)字信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號，該模擬信號被饋入比較器1的第二輸入端。從放大器4和比較器1之間的連接，一個路徑引向到八/0轉(zhuǎn)換器6，該八/0轉(zhuǎn)換器6與評估單元5連接。觸發(fā)器電路3的預(yù)置端與評估單元連接，而觸發(fā)器電路3的輸出端連接到電壓源(未示出觸發(fā)器電路輸出端的分支連接到評估單元5的輸入端。
[0028]基于電流等效電壓，現(xiàn)在將更詳細(xì)地解釋電路的運行。為電路提供小幅值電壓形式的輸入信號，該信號首先在放大器4中被放大。放大的輸入信號之后送入到比較器1。正如已知的，比較器是一種沒有負(fù)反饋的運算放大器并且能夠比較非常小的電壓差。實際上，在比較器1輸入端側(cè)進(jìn)行比較的一方是放大的輸入信號2，并且另一方是電流水平等效電壓的期望值3。該期望值3對應(yīng)于電流水平的切換點13，達(dá)到該切換點13時要對線圈供應(yīng)過電壓V。。期望值3由評估單元5預(yù)先確定并且經(jīng)由0/八轉(zhuǎn)換器2到比較器1的第二輸入端?？烧{(diào)整期望值3。
[0029]只要供應(yīng)到第一輸入端的信號低于期望值，即2 ? 3，線圈就由上述電壓源(其與觸發(fā)器電路3的輸出端連接)提供過電壓一旦到達(dá)期望值，比較器的輸出信號就改變以使得新的輸出信號引起從過電壓％切換到保持電壓4，例如由于符號改變或從1切換到0。
[0030]由于線圈裝置的自感，在切換時，伴隨著電流水平等效電壓，會導(dǎo)致電流水平發(fā)生附加的略微上升。之后，電流水平下降到在保持電壓％處的恒定電流端值1-。這種下降可導(dǎo)致短時間的輸入信號2再次小于期望值3的事實，這會導(dǎo)致比較器1切換回到過電壓運行。為了防止這種轉(zhuǎn)回過電壓操作，比較器1在其輸出端側(cè)與觸發(fā)器電路3連接。
[0031]因此，參照圖2的電流水平波形，從某一起點13吣開始，比較器跟蹤上升到設(shè)置的切換點13的電流。比較器1借助0/八轉(zhuǎn)換器2執(zhí)行該跟蹤。比較器1還啟動到保持電壓仏的切換。這在圖1中示出。在圖1的特別優(yōu)選實施例中，電路還包括觸發(fā)器3，其功能已在之前解釋過。在切換到保持電壓％和依賴于線圈自感的隨后一段時間之后，產(chǎn)生恒定的電流端值1-。該恒定電流端值在實施例的本示例中被預(yù)設(shè)或被固定為期望端值。
[0032]在圖1的優(yōu)選實施例中，電路還包括八/0轉(zhuǎn)換器6，其將比較器1的第一輸入端處的當(dāng)前電流水平I的電流等效電壓轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號并且將其發(fā)送給評估單元5。八/0轉(zhuǎn)換器6將輸入信號2轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，該輸入信號2與當(dāng)前施加的電流水平成比例。在切換到保持電壓％后的離散時間點，例如508后，評估單元查詢八/0轉(zhuǎn)換器的輸出值，該輸出值對應(yīng)于測量時間點的當(dāng)前電流水平18。如果查詢值18小于保持電壓％的電流端值10，則評估單元5和0/八變換器2將電流水平的切換點13，或在比較器輸入端上的電流等效電壓3，設(shè)置到較高的值，其中達(dá)到該切換點13時應(yīng)對線圈供應(yīng)過電壓V。。
[0033]對電流水平的切換點13的可能調(diào)整的前述說明應(yīng)理解為僅作為優(yōu)選實施例，其中達(dá)到該切換點13時應(yīng)對線圈供應(yīng)過電壓V。。
[0034]這樣，在附加的實施例中，替代電流端值1-，選擇作為期望端值的值可以是，例如大于電流端值的電流水平。
[0035]根據(jù)本發(fā)明，電流水平在本方法中為控制變量。在這樣的情況下，例如，在啟動時，預(yù)設(shè)第一切換點為22！^。基于該第一起始值，發(fā)生到達(dá)所述切換點的電流水平的第一增長。
[0036]在增長和切換后，例如，在508時間后，將當(dāng)前電流水平18與預(yù)設(shè)期望端值做比較。例如，如果當(dāng)前電流水平18低于期望端值，則增大可控切換點13。例如，如果當(dāng)前電流水平18高于期望端值，則降低可調(diào)切換點13。因此，在每次增長前，進(jìn)行切換點13的重新設(shè)置，利用切換點13的電流等效電壓3，比較器1執(zhí)行與輸入信號2的前述比較。
[0037]因此，該電路允許執(zhí)行用于磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流控制方法。
[0038]因此，不同于過去，基于電流水平的可設(shè)置切換點13，在過電壓和保持電壓之間的切換直接可控，而直到該切換點13的設(shè)置的時間間隔是可變的。通過電流水平規(guī)范
的切換間隔控制的優(yōu)點在于，以此方式，還可以為流量測量設(shè)備施加具有較少恒定電壓的電源供給。由于電壓波動具有較小的影響，則還可使用較少的電源供給，因而實現(xiàn)了小型化并節(jié)約了材料成本。因此為線圈供應(yīng)具有脈沖暫停的測時的電流是可能的，其中，在雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備的情況下，總的來說，可以對可用小電流水平進(jìn)行更好的管理。此外，可實現(xiàn)與起點1.0(在一處)的不相關(guān)。
[0039]本發(fā)明的一個附加優(yōu)點在于更快的逼近時間。傳統(tǒng)地時間I需要緩慢增加，以防止過載。因此，例如，在時間間隔I內(nèi)，可能由于外部影響，電流水平的上升遠(yuǎn)高于預(yù)期值。這可通過本方法中對13的切換點規(guī)范加以防止。
[0040]總的來說，該新方法比以前的方法對環(huán)境的影響更具有魯棒性。該新方法不依賴于起點和施加電壓的穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流的方法，所述磁感應(yīng)流量測量設(shè)備具有表不過電壓U0的第一值和表不保持電壓Uh的第二值,其中所述第一值大于所述第二值，所述方法的特征在于如下步驟: A.設(shè)置電流水平的第一切換點Is，達(dá)到所述第一切換點Is時要對線圈供應(yīng)所述過電壓U0; B.施加過電壓^，直到所述電流水平上升到為該電流水平設(shè)置的切換點Is;以及 C.從所述過電壓U0切換到所述保持電壓UH，以把所述電流水平保持在恒定電流端值I11O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)前電流水平Ik與電流水平的所述切換點Is的比較由比較器(I)執(zhí)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在根據(jù)步驟C的切換之后，評估當(dāng)前電流水平I，并且基于該當(dāng)前電流水平調(diào)整所述切換點Is。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在根據(jù)步驟C的切換之前，與時間相獨立地執(zhí)行電流等效電壓的輸入信號E與用于所述切換點Is的電流水平等效電壓S的期望值的比較。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，通過下述步驟執(zhí)行根據(jù)步驟A的所述第一切換點Is的設(shè)置: i)在根據(jù)步驟C的切換之后，確定表示當(dāng)前電流水平Ik的值；?)對所述當(dāng)前電流水平Ik和預(yù)先設(shè)置的用于電流端值IEnd的期望端值做比較，所述比較發(fā)生在持續(xù)地保持電壓Uh的情況下；以及 iii)在所述當(dāng)前電流水平Ik與所述電流端值IEnd存在偏差的情況下，改變所述切換點Iso
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，表不過電壓U0的所述第一值大于表示保持電壓Uh的所述第二值的兩倍。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或其從屬權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，從所述過電壓U0到所述保持電壓Uh的切換由所述比較器(I)啟動，其中評估所述比較器(I)的切換，以防止切換回到所述過電壓U。。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，通過觸發(fā)器電路(3)防止從所述保持電壓Uh切換回到所述過電壓U。。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8之一所述的方法的應(yīng)用，用于控制在雙導(dǎo)線技術(shù)中的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的線圈電流。
10.一種磁感應(yīng)流量測量設(shè)備，優(yōu)選地實施為雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備，所述雙導(dǎo)線現(xiàn)場設(shè)備包括線圈裝置和控制線圈電流的電路，尤其是根據(jù)前述權(quán)利要求所述的方法控制線圈電流的電路， 所述電路被設(shè)計成向所述線圈裝置供應(yīng)過電壓U0和保持電壓UH， 其中，所述電路具有比較器(I)，用于對當(dāng)前電流水平Ik和電流水平的切換點Is做比較，以及 其中，所述電路適于一旦到達(dá)所述電流水平的切換點13則從所述過電壓^切換到所述保持電壓Uh。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備，其特征在于，所述電路還包括觸發(fā)器電路(3)，用于防止從所述保持電壓Uh切換回到所述過電壓U0O
【文檔編號】G01F1/60GK104428635SQ201380034526
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年6月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月28日
【發(fā)明者】馬庫斯·魯費納赫特, 安德烈·施帕林格, 托馬斯·孔 申請人:恩德斯+豪斯流量技術(shù)股份有限公司