MÉTODO PARA LA ADQUISICIÓN SEGURA DE UNA PLURALIDAD DE SEÑALES DE ENTRADA ANALÓGICAS, CIRCUITO DE ENTRADA ANALÓGICO, ASÍ COMO SENSOR DE MEDICIÓN Y CONVERTIDOR DE MEDICIÓN CON UN CIRCUITO DE ENTRADA ANALÓGICO SEMEJANTE.

Método para la adquisición segura de una pluralidad de señales de entrada analógicas (S1-S3),

las cuales, mediante dos convertidores A/D (2, 3) son convertidas en valores digitales de medición individuales (D1-D3), donde un primer ciclo promedio de medición (M1) con una cantidad total (ZG) de intervalos de medición (T) es predeterminado por una unidad de control (6) superordinada, donde los convertidores A/D (2, 3) pueden ser conmutados mediante uno de los multiplexores (4, 5) que pueden ser controlados por la unidad de control (6) en al menos una parte de las señales de entrada (S1-S3), donde una primera señal de entrada (S1) es adquirida por el primer convertidor A/D (2), respectivamente dentro del primer ciclo promedio de medición (M1), en una primera cantidad (Z1) de intervalos de medición (T) que preferentemente corresponde a la cantidad total (ZG) y es promediada acumulativamente por la unidad de control (6) para formar un primer valor de medición (MW1), donde una segunda señal de entrada (S2) es adquirida por el segundo convertidor A/D (3) en una cantidad (Z2) menor de intervalos de medición (T) en comparación con la primera cantidad (Z1) y es promediada acumulativamente para formar un segundo valor de medición (MW2), donde la primera señal de entrada (S1) es adquirida por el segundo convertidor A/D (3) en una tercera cantidad (Z3) de intervalos de medición (T), preferentemente sólo en un intervalo de medición (T) como al menos otro valor de medición individual (D1'') y donde un mensaje (M) es emitido cuando una desviación de al menos otro valor de medición individual (D1''), desde el valor de medición individual (D1) adquirido sincrónicamente por el primer convertidor A/D (2) o desde el primer valor de medición (MW1), sobrepasa un valor permisible máximo de la desviación

La presente invención hace referencia a un método para la adquisición segura de una pluralidad de señales de entrada analógicas, las cuales son convertidas en valores de medición individuales correspondientes mediante un primer y un segundo convertidor A/D.

La presente invención hace referencia además a un circuito de entrada analógico con entradas eléctricas para una pluralidad de señales de entrada analógicas, con una salida de valores de medición para la emisión de valores de medición correspondientes y con una salida de mensajes para la emisión de un mensaje, en particular un mensaje de error o de aviso. El circuito de entrada analógico presenta una unidad de control superordinada, dos convertidores A/D, así como al menos un multiplexor conectado aguas arriba, el cual puede ser controlado, para conmutar al menos una parte de las señales de entrada analógicas en los respectivos convertidores A/D mediante la unidad de control.

Por último, la presente invención hace referencia a un sensor de medición, así como a un convertidor de medición, en particular para operar en un bucle de corriente de dos conductores. El sensor de medición, así como el convertidor de medición, presentan respectivamente una pluralidad de unidades del sensor para la adquisición de magnitudes físicas de medición como la presión, la fuerza, la temperatura o similares, así como al menos un circuito de entrada analógico semejante para adquirir señales de entrada analógicas correspondientes que provienen de las respectivas unidades del sensor.

En principio, las señales de entrada analógicas pueden provenir de cualquier fuente de señal, como por ejemplo de un sensor de medición o de una fuente de audio o de video.

El punto esencial de la presente solicitud hace referencia a métodos en los cuales son adquiridas magnitudes físicas, como por ejemplo la presión, la temperatura, la fuerza, el flujo o similares, como magnitudes de medición. Generalmente, las magnitudes de medición provienen de unidades del sensor, como por ejemplo de un sensor de presión, de temperatura, de fuerza o de flujo. Las unidades del sensor, a modo de ejemplo, pueden estar integradas en un sensor de medición o en un convertidor de medición o pueden estar conectadas a ellos. El convertidor de medición consiste en un dispositivo de campo que, por lo general, es utilizado en la ingeniería automática y de plantas industriales, como por ejemplo en la industria química, en la petroquímica y en la explotación subterránea. Convertidores de medición semejantes, como por ejemplo los pertenecientes a la clase SITRANS P de la fábrica Siemens, son operados para transmitir un valor de medición hacia un bucle de corriente de dos conductores. Los convertidores de medición son abastecidos con energía eléctrica para la alimentación del circuito de conmutación electrónico mediante el mismo bucle de corriente de dos conductores.

Por lo general, los sensores de medición y los convertidores de medición semejantes presentan uno o varios circuitos de entrada analógicos, los cuales efectúan las mediciones mediante procedimientos de medición correspondientes. Para ello, los circuitos de entrada analógicos presentan uno o varios, así llamados, convertidores analógico/digitales, de forma abreviada convertidores A/D. Estos convierten una señal de entrada analógica contigua

o una señal de medición, en un valor de medición digital correspondiente. La precisión de una señal de entrada a ser adquirida puede ser incrementada a través de la promediación de varios valores de medición individuales. Si se prevé el adquirir una pluralidad de señales de entrada, entonces el convertidor A/D puede presentar un multiplexor conectado aguas arriba. Éste puede ser controlado, por ejemplo, por una unidad de control superordinada, como por ejemplo por un microcontrolador, para la selección del canal de medición deseado. De forma alternativa, el multiplexor puede encontrarse ya integrado en el convertidor A/D. En este caso, el convertidor A/D presenta una pluralidad de entradas de señal para las señales de entrada analógicas.

Para adquirir las magnitudes de medición indicadas anteriormente, en el caso de los sensores de medición o de los convertidores de medición, en particular para el control exacto de procesos industriales o químicos, se requieren mediciones de alta precisión y al mismo tiempo rápidas, para, a modo de ejemplo, poder intervenir rápidamente en relación al proceso en el caso de un descenso de presión. Sensores de medición y convertidores de medición que requieren condiciones elevadas en cuanto a seguridad durante el funcionamiento y fiabilidad, deben ser también certificados en alto grado, como por ejemplo de acuerdo a las así llamadas normas SIL según el IEC 61508 (SIL por sus siglas en inglés, Safety Integrity Level).

Para el cumplimiento de esta norma es conocido el construir los sensores de medición y los convertidores de medición de manera redundante. En esta solución se considera como una desventaja el gran requerimiento de espacio, así como los costes elevados a causa de la ejecución doble o incluso múltiple. Se conocen también instrumentos de medición que cumplen con la norma mencionada y, al mismo tiempo, no son redundantes. Sin embargo, los instrumentos de medición semejantes son muy costosos, puesto que los convertidores A/D requeridos

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deben ser muy rápidos, seguros y al mismo tiempo deben ser precisos en alto grado. Convertidores A/D especiales semejantes, en comparación con convertidores A/D convencionales que comparativamente son rápidos y menos precisos o son más precisos y lentos, son mucho más costosos. Con frecuencia, los costes para los convertidores A/D especiales son más elevados que los costes de los convertidores A/D comerciales que son fabricados con un gran número de piezas. En relación a ello, debe considerarse que la velocidad de muestreo se reduce de forma drástica a través de la multiplexación de las señales de entrada analógicas. En los convertidores sigma – delta utilizados con frecuencia, la velocidad de muestreo puede reducirse incluso al factor 6, aún cuando por ejemplo dos

o tres señales de entrada son “multiplexadas”. La causa de ello reside en el tiempo de estabilización del filtro en el circuito de entrada del convertidor A/D.

Por la solicitud EP 0 756 427 A1 se conoce un sistema para la detección de señales en un ambiente ruidoso. En el sistema son digitalizados, almacenados y promediados valores de medición, y son evaluados en relación a si estos exceden un valor umbral.

Con ello, es objeto de la presente invención el indicar un método para una adquisición segura de una pluralidad de señales de entrada analógicas, así como un circuito de entrada analógico para la ejecución de este método.

Otro objeto de la presente invención consiste en indicar un sensor de medición adecuado, así como un convertidor de medición adecuado con un circuito de entrada analógico semejante.

El objeto de la invención se alcanzará a través del método con las características de la reivindicación 1. Variantes ventajosas del método se indican en las reivindicaciones dependientes 2 a 6. En la reivindicación 7 se indica un circuito de entrada analógico para la ejecución del método conforme a la invención. En la reivindicación 8 se menciona un sensor de medición y en la reivindicación 9 un convertidor de medición, respectivamente con un circuito de entrada analógico conforme a la invención.

Conforme a la invención, el método se encuentra determinado para la adquisición segura de una pluralidad de señales de entrada analógicas. Las señales de entrada son convertidas en valores de medición individuales digitales correspondientes mediante dos convertidores A/D. Un primer ciclo promedio de medición con una cantidad total predeterminada de intervalos de medición es predeterminado por una unidad de control superordinada. Los convertidores A/D pueden ser conmutados en por lo menos una parte de las señales de entrada mediante al menos un multiplexor que puede ser controlado por la unidad de control. Una primera señal de entrada es adquirida por el primer convertidor A/D, respectivamente dentro del primer ciclo promedio de medición, en una primera cantidad de intervalos de medición que preferentemente corresponde a la cantidad total y es promediada acumulativamente por la unidad de control para formar un primer valor de medición. Una segunda señal de entrada es adquirida por... [Seguir leyendo]

1. Método para la adquisición segura de una pluralidad de señales de entrada analógicas (S1-S3), las cuales, mediante dos convertidores A/D (2, 3) son convertidas en valores digitales de medición individuales (D1-D3), donde un primer ciclo promedio de medición (M1) con una cantidad total (ZG) de intervalos de medición (T) es predeterminado por una unidad de control (6) superordinada, donde los convertidores A/D (2, 3) pueden ser conmutados mediante uno de los multiplexores (4, 5) que pueden ser controlados por la unidad de control (6) en al menos una parte de las señales de entrada (S1-S3), donde una primera señal de entrada (S1) es adquirida por el primer convertidor A/D (2), respectivamente dentro del primer ciclo promedio de medición (M1), en una primera cantidad (Z1) de intervalos de medición (T) que preferentemente corresponde a la cantidad total (ZG) y es promediada acumulativamente por la unidad de control (6) para formar un primer valor de medición (MW1), donde una segunda señal de entrada (S2) es adquirida por el segundo convertidor A/D (3) en una cantidad (Z2) menor de intervalos de medición (T) en comparación con la primera cantidad (Z1) y es promediada acumulativamente para formar un segundo valor de medición (MW2), donde la primera señal de entrada (S1) es adquirida por el segundo convertidor A/D (3) en una tercera cantidad (Z3) de intervalos de medición (T), preferentemente sólo en un intervalo de medición (T) como al menos otro valor de medición individual (D1') y donde un mensaje (M) es emitido cuando una desviación de al menos otro valor de medición individual (D1'), desde el valor de medición individual (D1) adquirido sincrónicamente por el primer convertidor A/D (2) o desde el primer valor de medición (MW1), sobrepasa un valor permisible máximo de la desviación.

2. Método conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque un segundo ciclo promedio de medición (M2) que presenta la misma cantidad total (ZG) de intervalos de medición (T) es predeterminado por la unidad de control (6) superordinada, donde la asociación de los convertidores A/D (2, 3) a las señales de entrada analógicas (S1-S3) es alternada después de cada ciclo promedio de medición (M1, M2).

3. Método conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos un multiplexor (4, 5) es controlado de modo tal por la unidad de control (6) superordinada, que una tercera señal de entrada (S3) u otras señales de entrada es o son adquiridas por el respectivo convertidor A/D (2, 3) en los intervalos de medición (T) restantes de un respectivo ciclo promedio de medición (M1, M2) junto con la segunda señal de entrada (S2), siendo promediada acumulativamente por la unidad de control (6) superordinada para formar un tercer valor de medición (MW3) u otras señales de entrada.

4. Método conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se predetermina al menos un ciclo de calibración (K1, K2) por la unidad de control (6) superordinada para el primer y el segundo convertidor A/D (2, 3) de acuerdo a una cantidad predeterminada de ciclos promedio de medición (M1, M2).

5. Método conforme a la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque, de forma alternada, un ciclo de calibración (K1, K2) es predeterminado por la unidad de control (6) superordinada para el primer y el segundo convertidor A/D (2, 3) de acuerdo a una cantidad predeterminada de ciclos promedio de medición (M1, M2).

6. Método conforme a la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque respectivamente, por la unidad de control (6) superordinada, es predeterminada una cantidad total (ZG) idéntica de intervalos de medición (T), correspondiente a los ciclos promedio de medición (M1, M2), para un ciclo de calibración (K1, K2).

7. Circuito de entrada analógico (1) con entradas eléctricas para una pluralidad de señales de entrada analógicas (S1-S3), con una salida de valores de medición para la emisión de valores de medición correspondientes (MW1MW3) y primeros valores de medición individuales (D1), así como con una salida de mensajes para la emisión de al menos un mensaje (M), donde el circuito de entrada analógico presenta una unidad de control (6) superordinada, dos convertidores A/D (2, 3), así como al menos un multiplexor (4, 5) conectado aguas arriba, el cual puede ser controlado, para conmutar al menos una parte de las señales de entrada analógicas (S1-S3) en los respectivos convertidores A/D (2, 3) mediante la unidad de control (6) superordinada, caracterizado porque la unidad de control

(6) presenta medios para la ejecución del método conforme a una de las reivindicaciones precedentes, así como medios de emisión para los valores de medición (MW1-M3), para los valores de medición individuales (D1) y para el mensaje (M).

8. Sensor de medición con una pluralidad de unidades del sensor (7-9) para adquirir magnitudes físicas de medición como la presión, la fuerza, la temperatura o similares, donde el sensor de medición presenta al menos un circuito de entrada analógico (1) conforme a la reivindicación 7 para adquirir señales de entrada analógicas correspondientes (S1-S3) que provienen de las respectivas unidades del sensor (7-9).

9. Convertidor de medición, en particular para operar en un bucle de corriente de dos conductores (ZL), con una pluralidad de unidades del sensor (7-9) para adquirir magnitudes físicas de medición como la presión, la fuerza, la temperatura o similares, donde el convertidor de medición presenta al menos un circuito de entrada analógico (1)

conforme a la reivindicación 7 para adquirir señales de entrada analógicas correspondientes (S1-S3) que provienen de las respectivas unidades del sensor (7-9).