專利名稱：電氣和/或電子供電電路以及提供供電電壓的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電氣和/或電子供電電路以及一種用于提供供電電壓的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于具有這樣的供電電路的過程自動化技術的工廠的無線電單元。
背景技術：
從現(xiàn)有技術可以知道，例如從WO 2003/023536A1、W02009/060000A1、WO2009/063053A1和EP 0940738A2可以知道，在過程自動化技術的工廠中使用無線電單元以更容易地服務現(xiàn)場設備。存在現(xiàn)場設備自始具有集成無線電單元的多種解決方案。然而，還知道對具有無線電單元的現(xiàn)場設備進行改進，以便于隨后可以無線地操作現(xiàn)場設備。 在這樣的情況下，例如經由一個或多個現(xiàn)場設備和/或一個或多個無線電單元連接到的電流環(huán)路，來為現(xiàn)場設備以及無線電單元供應能量。關于硬件，在這樣的情況下，這些電流環(huán)路是兩個導體或多個導體的布置。在這樣的情況下，例如經由在電流環(huán)路中傳遞用于設置電流值所需要的電壓的諸如電源的供電設備，來為電流環(huán)路供電。如果電流環(huán)路中存在的電能不能滿足對連接到電流環(huán)路的所有現(xiàn)場設備的供電，則還能夠經由另外的供電設備來為單獨的現(xiàn)場設備或無線電單元提供獨立的供電電壓。為了該目的，例如，從現(xiàn)有技術知道，例如從DE 102004020393A1知道，將電池集成在無線電單元中，使得在給定的情況下，不需要從電流環(huán)路向無線電單元和與之連接的現(xiàn)場設備供應電能。在工業(yè)工廠中，由于所安裝現(xiàn)場設備的數目而經常需要多個供電設備，以便于一方面確保經由電流環(huán)路的通信，并且另一方面確保與之連接的現(xiàn)場設備的操作能力。這些供電設備提供供電電壓，在每種情況下，該供電電壓用于操作連接的現(xiàn)場設備。然而，對于現(xiàn)場設備來說，不能識別供電電壓來自哪個電壓源、或者電壓源處于哪個狀態(tài)。因此，現(xiàn)場設備無法匹配該電壓源的類型和/或其狀態(tài)，例如，以作出延長壽命的操作設置。

發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目標在于，使得能夠用信號通知電壓供應的狀態(tài)和/或類型。根據本發(fā)明，該目標通過一種電氣和/或電子供電電路來實現(xiàn)，該電氣和/或電子供電電路用于提供供電電壓的基本上恒定的第一或第二值，該供電電壓用于對操作電子裝置進行操作，其中供電電路用于在從第一電壓源得到供電電壓時，輸出供電電壓的第一值，并且其中供電電路用于在從第二電壓源得到供電電壓時，輸出供電電壓的第二值?；谠摴╇婋妷旱闹?，在操作電子裝置方面可以得到關于電壓供應的狀態(tài)和/或類型的結論，例如，從中得到供電電壓的電壓源的類型。因此，為了傳送與電壓源相關的相應信息，不需要獨立的信令信道或其他信令裝置或調整裝置。一般來講，根據能量供應或者可用能量源的狀態(tài)來設置供電電壓；在給定情況下，還能夠響應于供電電壓的特定值來設置例如無線電單元的操作電子裝置的操作模式。在供電電路的一種實施方式中，操作電子裝置具有第一操作模式和第二操作模式，并且操作電子裝置根據供電電壓的第一值或第二值來采取第一操作模式或第二操作模式。第二操作模式可以是例如與第一操作模式相比具有較低功率或能量消耗的操作模式。在供電電路的另一實施方式中，第一電壓源是電網電壓，比如由電力公司饋送到電力網中的電網電壓。在另一實施方式中，供電電路包括儲能器，特別是可充電的儲能器，該儲能器形成第二電壓源，其中儲能器用于在來自第一電壓源的電壓供應中斷的情況下，輸出輸出電壓
的第二值。在供電電路的另一實施方式中，可以從供電電路的特別是單個的輸出端抽出供電電壓的第一值和供電電壓的第二值，其中供電電壓的第一值與供電電壓的第二值不同。在這樣的情況下，供電電壓的第一值與供電電壓的第二值優(yōu)選地可經由供電電路的單個輸出端來抽出。
在供電電路的另一實施方式中，當經由第一電壓源對儲能器進行充電時，供電電路用于輸出供電電壓的第三值，該供電電壓的第三值與供電電壓的第一值和供電電壓的第二值不同。優(yōu)選地，同樣可經由供電電路的單個輸出端來抽出供電電壓的第一值、第二值和
第三值。此外，通過具有根據至少一個所述實施方式的供電電路的過程自動化技術的工廠的無線電單元來實現(xiàn)目標，其中供電電路包括用于連接到電力網和儲能器的電源；以及供電電路根據是經由電源還是儲能器進行電壓供應，來輸出供電電壓的第一值或第二值，其中第一值和第二值彼此不同。在無線電單元的一種實施方式中，無線電單元包括操作電子裝置，該操作電子裝置用于檢測供電電壓的值。在這樣的情況下，操作電子裝置可以主要用于無線電單元的功能的實施，即，用于實施無線通信。無線電單元還可以用于為現(xiàn)場設備供電。為了這樣的目的，經由操作電子元件來提供用于為可連接到無線電單元的現(xiàn)場設備供電的電壓。因此，可以經由供電電壓來操作無線電單元連同其操作電子元件和可連接到無線電單元的現(xiàn)場設備。在無線電單元的另一實施方式中，操作電子裝置用于根據供電電壓的值來設置操作電子裝置的第一操作模式或第二操作模式。在第一操作模式中，例如可以利用來自供電電壓的電能來操作操作電子裝置以及連接的現(xiàn)場設備，而在第二操作模式中，僅為操作電子裝置供電并且中斷對現(xiàn)場設備的電能供應。在無線電單元的另一實施方式中，操作電子裝置包括通信接口，當供電電壓改變時，特別是當供電電壓從第一值改變?yōu)榈诙禃r，該通信接口用于發(fā)射相應的無線電信號。無線電信號可以包括例如與供電電壓的狀態(tài)相關的例如診斷信息以及無線電單元以來自儲能器的能量運行所剩余的時間。在無線電單元的另一實施方式中，無線電單元用于為可連接到無線電單元的至少一個現(xiàn)場設備供電。如已經提到的，這樣的無線電單元，現(xiàn)場設備可連接到該無線電單元并且可以經由該無線電單元來為現(xiàn)場設備供電，在本領域中是已知的，在公開說明書DE102004020393A1中所描述的。在這樣的情況下，可能有現(xiàn)場設備到無線電單元的不同的連接配置，例如，經由在DE 102008036967A1中描述的通用接口。還通過一種用于提供供電電壓的方法來實現(xiàn)目標，通過該供電電壓來對操作電子裝置進行操作，其中當從第一電壓源得到供電電壓時，輸出供電電壓的基本恒定的第一值，其中當從第二電壓源得到供電電壓時，輸出供電電壓的基本恒定的第二值。參照供電電路和無線電單元所述的實施方式類似地適用于所提出的方法。


現(xiàn)在將基于附圖來更詳細地解釋本發(fā)明，唯一附圖示出如下圖I是根據所提出的本發(fā)明的一種形式的實施例的供電電路的構造的示意性表
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具體實施例方式供電電路SC可經由輸入端子IT連接到電壓源(未示出)。在這樣的情況下，供電 電路SC優(yōu)選被集成在無線電單元RU中，該無線電單元RU可連接到至少一個現(xiàn)場設備。然而，供電電路還可以被集成在其他電氣和/或電子裝置中，諸如現(xiàn)場設備，即，傳感器、執(zhí)行器或者其他在過程附近的組件。電壓源可以是例如交流電壓源。該電壓源可以是例如230V和50Hz的電網連接。此外，例如整流器RE可以連接到輸入端子IT，以便于在給定的情況下將施加的交流電壓轉換為直流電壓。此外，供電電路SC包括兩個輸出端01、02，可以經由兩個輸出端01、02來抽出第一供電電壓和第二供電電壓。在這樣的情況下，第一供電電壓用于對操作電子裝置OE進行操作，并且第二供電電壓用于對可連接到無線電單元的獨立現(xiàn)場設備進行操作，或者用作操作總線系統(tǒng)，例如，HART總線系統(tǒng)。在這樣的情況下，現(xiàn)場設備和/或現(xiàn)場總線系統(tǒng)可例如經由連接線夾連接到無線電單元和供電電路SC。然而，還能夠經由操作電子裝置由此通過第一供電電壓來向可連接到無線電單元的現(xiàn)場設備供應電能。為了該目的，操作電子裝置可以具有其他的輸出端(未示出)，現(xiàn)場設備可以連接到該其他輸出端并且對其供應電能。在第二輸出端02可以例如輸出24V的第二供電電壓，而在第一輸出端可以輸出用于操作電子裝置OC的第一供電電壓的第一值或第二值或第三值，例如10V、11V*12V。因此，第一供電電壓可以采用不同的值。根據這些不同的值，無線電單元RU的操作電子裝置OC例如切換成不同的操作模式或者發(fā)出一種或多種無線電信號。相應的控制單元CU可以用于對儲能器ES進行充電。另外，為了用信號通知不同的狀態(tài)，例如，“儲能器ES正在充電”、“儲能器ES正在放電”或者“儲能器ES已充滿”等，可以使用諸如發(fā)光二級管這樣的信令系統(tǒng)LED ;信令系統(tǒng)LED例如同樣連接到控制單元CU。在無故障的操作中，開關S處于位置1，使得由變壓器TR輸出的例如12V的第一供電電壓被直接饋送到第一輸出端01。在中斷經由端子IT通過電壓源進行供電的情況下，儲能器ES進行放電，并且提供例如IOV的電壓。例如，在給定情況下，因為僅有限的功率可用于危險區(qū)域中、儲能器ES的迅速充電(再充電)并且同時進行供電，所以不能將現(xiàn)場設備連接到無線電單元。因此，如果對儲能器ES進行充電，則開關S切換到位置2。然后，對儲能器ES進行充電，并且然而，例如，經由第一輸出端01僅提供了 11V。為此，可以提供電壓轉換器VC。根據圖I中的實施例，供電電路SC還包括在輸入初級電路Cl和輸出次級電路C2之間的電隔離GI。為了該目的，供電電路SC包括變壓器TR和光耦合器OPT。供電電路的儲能器ES可以被設計為，在電網電壓中斷的情況下，使得至少無線電網絡(即經由無線電單元的無線電連接)不會中斷達預定的時間段，例如，大約30分鐘。在該時間段中，可以傳送保持信息或緊急信號。另外，在從儲能器傳遞供電電壓的情況下，在特定情況下，為了節(jié)能，連接到無線電單元的現(xiàn)場設備必須被關斷。為了該目的，供電電路因此可以以供電電壓的給定值的形式輸出相應的信息。在這樣的情況下，可以分別通過供電電壓的不同的值(例如10V，11V和12V)，來用信號通知例如狀態(tài)“供電良好(依據規(guī)格)”、“供電良好并且儲能器正在充電”和“供電中斷，由儲能器供電”?？梢岳缤ㄟ^該操作電子裝置中的檢測電路來測量供電電壓的這些值。基于以這樣的方式確定的供電電壓的值，然后可以設置操作電子裝置的不同操作模式。例如，在給定情況下連接的現(xiàn)場設備可以被關斷，或者可以經由無線電單元的通信接口來發(fā)送警告或者清除警報。 附圖標記列表
IT 輸入端子 Cl 初級電路 C2 次級電路
GI 電隔離RE 整流器TR 變壓器
PWM 用于脈寬調制的控制單元 SI第一開關單元
OC輸出電路
OPT 光耦合器LED 顯示單元/LEDCU控制單元
ES儲能器
S開關，具有位置I和位置2
VC電壓轉換器
SC供電電路
權利要求
1.一種電氣和/或電子供電電路(SC)， 所述電氣和/或電子供電電路(SC)用于提供供電電壓的基本上恒定的第一或第二值，所述供電電壓用于對操作電子裝置進行操作， 其中，當從第一電壓源(IT)提供所述供電電壓時，所述供電電路用于輸出供電電壓的第一值， 并且其中，當從第二電壓源(ES)提供所述供電電壓時，所述供電電路(SC)用于輸出所述供電電壓的第二值。
2.根據權利要求I所述的供電電路(SC)， 其中，所述操作電子裝置具有第一操作模式和第二操作模式，并且 其中，所述操作電子裝置根據所述供電電壓的第一值或所述供電電壓的第二值來設置所述第一操作模式或所述第二操作模式。
3.根據權利要求I或2所述的供電電路(SC)， 其中，所述第一電壓源是電網電壓。
4.根據權利要求1、2或3所述的供電電路(SC)， 其中，所述供電電路(SC)包括儲能器(ES)，特別是可充電的儲能器，所述儲能器(ES)形成所述第二電壓源， 其中，所述儲能器(ES)用于在來自所述第一電壓源的電壓供應中斷的情況下，輸出所述輸出電壓的第二值。
5.根據前述權利要求中的任何一項所述的供電電路(SC)， 其中，在所述供電電路的輸出端(Ol)抽出所述供電電壓的第一值和所述供電電壓的第二值，并且所述供電電壓的第一值與所述供電電壓的第二值不同。
6.根據前述權利要求中的任何一項所述的供電電路(SC)， 其中，當所述儲能器(ES)經由所述第一電壓源(IT)充電時，所述供電電路用于輸出供電電壓的第三值，所述供電電壓的第三值與所述供電電壓的第一值和所述供電電壓的第二值不同。
7.一種用于過程自動化技術工廠的無線電單元，所述無線電單元具有根據前述權利要求中的至少一項所述的供電電路， 其中，所述供電電路(SC)包括電源，所述電源用于連接到電力網(IT)和儲能器(ES)， 并且所述供電電路(SC)根據是經由所述電源還是所述儲能器(ES)進行電壓供應來輸出所述供電電壓的第一值或所述供電電壓的第二值，其中，所述供電電壓的第一值和所述供電電壓的第二值彼此不同。
8.根據權利要求7所述的無線電單元，其中，所述無線電單元包括操作電子裝置，所述操作電子裝置用于檢測所述供電電壓的值。
9.根據權利要求7或8所述的無線電單元，其中，所述操作電子裝置用于根據所述供電電壓的值來設置所述操作電子元件的第一或第二操作模式。
10.根據權利要求7-9中的任何一項所述的無線電單元， 其中，所述操作電子裝置具有通信接口，并且 在所述供電電壓改變的情況下，特別是在所述供電電壓從所述第一值改變?yōu)樗龅诙档那闆r下，所述通信接口用于傳送相應的無線電信號。
11.根據權利要求7-10中的任何一項所述的無線電單元，其中，所述無線電單元用于為可連接到所述無線電單元的至少一個現(xiàn)場設備供電。
12.—種用于提供供電電壓的方法， 通過所述供電電壓來對操作電子裝置進行操作， 其中，當從第一電壓源獲取所述供電電壓時，輸出供電電壓的基本上恒定的第一值，并且 其中，當從第二電壓源獲取所述供電電壓時，輸出供電電壓的基本上恒定的第二值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣和/或電子供電電路以及提供供電電壓的方法。電氣和/或電子供電電路(SC)用于提供供電電壓的基本上恒定的第一或第二值，該供電電壓用于對操作電子裝置進行操作；其中當從第一電壓源(IT)得到供電電壓時，供電電路用于輸出供電電壓的第一值；并且其中，當從第二電壓源(ES)得到供電電壓時，供電電路(SC)用于輸出供電電壓的第二值。
文檔編號H02M1/10GK102810975SQ20121022327
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權日2011年5月30日
發(fā)明者馬克·費德勒, 賴因哈德·格里楚 申請人:恩德萊斯和豪瑟爾過程解決方案股份公司