[發明專利]用于自適應地提供共同保持基本上恒定的電輸出功率的輸出電壓和輸出電流的儀器功率控制器和方法

無效

• 申請號: 200780053543.8
• 申請日: 2007-06-28
• 公開（公告）號: CN101730870A
• 公開（公告）日: 2010-06-09
• 發明（設計）人: W·M·曼斯菲爾德
• 申請（專利權）人: 微動公司
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李娜;李家麟

技術領域

本發明涉及一種儀器功率控制器和方法，并且更特別地涉及一種用于自適應地提供共同保持基本上恒定的電輸出功率P₀的輸出電壓V₀和輸出電流I₀的儀器功率控制器和方法。

背景技術

流量計被用于測量流動材料的質量流速、密度和其它特性。流動材料可以包括液體、氣體、組合的液體和氣體、懸浮于液體中的固體、包含氣體以及懸浮固體的液體等。流量計可以被用于測量流速(即通過測量穿過流量計的質量流)，并且可以進一步被用于確定流量流(flowstream)中成分的相應比例。

在許多過程控制或者工業自動化設置中，總線回路或者儀表總線(instrumentation?bus)被用來連接到各種類型的裝置，諸如流量計。總線回路一般被用于將電能輸送給各種附接的儀器或裝置。另外，總線回路還一般被用于與傳感器或裝置來回通信數據。因此，總線回路被連接到主裝置，其可以通過總線提供調整的電壓并且可以通過總線交換通信。主裝置可以將命令和/或程序設計、數據、校準和其它設置等發送給各種連接裝置。主裝置還可以從連接裝置接收數據，包括標識數據、校準數據、測量數據、操作數據等。

主裝置可以進一步包括連接到電功率源的電源(power?supply)。主裝置通常通過限制電流、限制電壓并且限制功率的總線回路提供電功率。

在對振動流量計諸如比重計或科里奧利(Coriolis)流量計)進行正常操作期間，電流消耗和電壓需求相對穩定。然而，當流量計開始被通電時，計流管(meter?flow?tube)的振動在頻率和幅度方面逐漸增加。由于流管的構造和材料并且由于流管中流動材料增加的質量，流管不能立刻提高到目標振動幅度。由此，啟動階段將需要高于正常操作所需要的電流。因此，啟動時的電流汲取高于正常操作期間的電流汲取。

總線回路可以包括例如4-20毫安(mA)總線回路。4-20mA總線是雙線儀表總線標準，其通常被用于連接到單個儀器并且還能夠被用于提供儀器與主裝置之間的通信。可替換地，總線回路可以包括其它的總線協議或標準。

根據本質安全保護方法的需求，由主裝置/電源輸送的電功率出于安全目的被嚴格限制。例如，4-20mA總線協議可以被限制為20mA的電流并且可以進一步被限制為16-32伏(V)。總線上裝置可用的電功率因此受到限制。

在一些操作環境中，流管啟動可能是有問題的。啟動時功率限制的一種結果是流管啟動時間被大大延長，因為過電流不能被用于推進流管或多個流管的振動幅度。

發明內容

根據本發明實施例提供一種用于自適應地提供共同保持基本上恒定的電輸出功率P₀的輸出電壓V₀和輸出電流I₀的儀器功率控制器。所述儀器功率控制器包括用于接收輸入功率P_I的輸入、用于將基本上恒定的輸出功率P₀提供給可變阻抗負載L的輸出、以及用于從負載L接收負載電壓V_L的通信路徑。所述儀器功率控制器被配置為確定輸入電壓V_I和輸入電流I_I，確定負載L的有效電阻R_L并且根據輸入電壓V_I、輸入電流I_I和有效電阻R_L來設置輸出電壓V₀和輸出電流I₀。所述輸出電壓V₀基本上與輸入電壓V_I無關。所述輸出電壓V₀和輸出電流I₀發生改變以便使傳輸給可變阻抗負載L的負載功率P_L最大化而同時保持基本上恒定的電輸出功率P₀。