способ и устройство для обработки сигналов широтно-импульсной модуляции

Формула изобретения

1. Процессор (30) сигналов, выполненный с возможностью:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

передачи цифрового сигнала через электрический барьер;

отличающийся тем, что процессор (30) сигналов дополнительно выполнен с возможностью:

генерации масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции, основанного на различии между кодированием первого аналогового сигнала и кодированием второго аналогового сигнала, на основе цифрового сигнала; и

преобразования масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции во второй аналоговый сигнал.

2. Процессор (30) сигналов по п.1, в котором электрический барьер содержит оптопару (115).

3. Процессор (30) сигналов по п.1, в котором кодирование первого аналогового сигнала используется прибором (10) тракта, связанным с входом процессора (30) сигналов, и кодирование второго аналогового сигнала используется цепью (4) тракта, связанной с выходом процессора (30) сигналов.

4. Процессор (30) сигналов по п.1, в котором цифровой сигнал содержит последовательный битовый поток.

5. Процессор (30) сигналов по п.1, дополнительно содержащий:

аналого-цифровой преобразователь (240), приспособленный для преобразования первого аналогового сигнала, принятого прибором (10) тракта, электрически изолированным от цепи (4) тракта процессором (30) сигналов, в цифровой сигнал; и

передатчик (115) сигналов, приспособленный для передачи цифрового сигнала к преобразователю (250) масштаба сигналов;

в котором преобразователь (250) масштаба сигналов приспособлен для преобразования цифрового сигнала в масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции и преобразования масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

6. Процессор (30) сигналов по п.1, в котором передатчик (115) сигналов содержит оптопару, приспособленную для электрической изоляции прибора (10) тракта от цепи (4) тракта.

7. Процессор (30) сигналов по п.1, в котором кодирование первого аналогового сигнала отличается от кодирования второго аналогового сигнала.

8. Процессор (30) сигналов, выполненный с возможностью:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

генерации сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала;

передачи сигнала широтно-импульсной модуляции через электрический барьер; и

отличающийся тем, что процессор (30) сигналов дополнительно выполнен с возможностью:

преобразования сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал на основе различия между кодированием первого аналогового сигнала и кодированием второго аналогового сигнала.

9. Процессор (30) сигналов по п.8, в котором кодирование первого аналогового сигнала используется прибором (10) тракта, связанным с входом процессора (30) сигналов, и кодирование второго аналогового сигнала используется цепью (4) тракта, связанной с выходом процессора (30) сигналов.

10. Способ для передачи сигналов от генератора аналоговых сигналов к приемнику аналоговых сигналов, содержащий этапы:

генерации первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

передачи цифрового сигнала через электрический барьер;

отличающийся тем, что:

генерируют масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции, основанный на различии между кодированием первого аналогового сигнала и кодированием второго аналогового сигнала, на основе цифрового сигнала; и

преобразуют масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

11. Способ по п.10, дополнительно содержащий использование оптопары для передачи цифрового сигнала.

12. Способ по п.10, в котором масштабированный второй аналоговый сигнал основан на различии между кодированием первого аналогового сигнала, используемым генератором аналоговых сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым приемником аналоговых сигналов.

13. Способ для передачи сигналов от генератора аналоговых сигналов к приемнику аналоговых сигналов, содержащий этапы:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

генерации сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала;

передачи сигнала широтно-импульсной модуляции через электрический барьер;

отличающийся тем, что:

преобразуют сигнал широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал на основе различия между кодированием первого аналогового сигнала и кодированием второго аналогового сигнала.

14. Способ по п.13, дополнительно содержащий использование оптопары для передачи цифрового сигнала.

15. Способ по п.13, в котором масштабированный второй аналоговый сигнал основан на различии между кодированием первого аналогового сигнала, используемым генератором аналоговых сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым приемником аналоговых сигналов.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к процессору сигналов и, более конкретно, к процессору сигналов с масштабированным аналоговым сигналом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Некоторые электрические схемы требуют передачи данных между электрическими приборами, которые электрически изолированы друг от друга. Одним примером является тот случай, когда электрические приборы связаны с цепью тракта (передачи сигналов). Поскольку цепи тракта обеспечивают связь между электрическими приборами в дополнение к энергии, может существовать проблема, если схемы кодирования сигналов между электрическим прибором и цепью тракта не являются по существу одними и теми же. Электрические приборы, использующие цепи тракта, такие как двухпроводная цепь тракта, принимают энергию и осуществляют связь через цепь тракта с использованием аналоговых сигналов посредством управления либо напряжением, либо потреблением тока. Этот первый аналоговый сигнал затем преобразуется в цифровой сигнал, обрабатывается, преобразуется обратно во второй аналоговый сигнал и передается к другому прибору или к главной системе. Этот способ связи является адекватным, пока первый и второй сигналы основаны на одном и том же масштабе. Обычно, в двухпроводной цепи тракта, прибор варьирует ток между приблизительно 4-20 мА, где 4 мА соответствует минимальному значению, а 20 мА соответствует максимальному значению. Однако может возникнуть проблема, если один из электрических приборов работает в другом диапазоне тока, например, если аналоговый сигнал ограничен между приблизительно 12-20 мА. С использованием этого диапазона тока, 12 мА соответствовало бы минимальному значению, а 20 мА соответствовало бы максимальному значению. Может произойти ошибка, если аналоговый сигнал, принятый от электрического прибора, работающего на масштабе 12-20 мА, посылается к электрическому прибору, работающему в масштабе 4-20 мА.

Эта ошибка может смешиваться в ситуациях, когда приборы электрически изолированы друг от друга. Хотя имеются различные конфигурации, способные к такой передаче данных, одна распространенная конфигурация использует оптически связанные схемы. Обычно, один прибор оптически связанной схемы генерирует первый аналоговый сигнал данных, который преобразуется в цифровой сигнал с использованием аналого-цифрового преобразователя. Этот цифровой сигнал может содержать последовательное значение битового потока, которое передается с использованием оптопары.

Одной проблемой с оптически связанными схемами предшествующего уровня техники является то, что они ограничены в своей способности масштабировать первый сигнал для согласования приборов, использующих другую сигнализацию. Другими словами, переданный сигнал обычно соответствует кодированию первого аналогового сигнала, а не кодированию второго аналогового сигнала. Это может быть приемлемым в ограниченных ситуациях; однако может быть желательным масштабирование первого сигнала для приспособления процесса другого сигнала. Например, если один из приборов оптически связан с цепью тракта, которая работает в масштабе, отличающемся от самого прибора, то может быть необходимым масштабирование первого сигнала для соответствия второму сигналу. Это масштабирование может содержать любой тип линейного или нелинейного масштабирования для этого сигнала таким образом, что этот сигнал изменяется для согласования кодирования выходного аналогового сигнала, соответствующего другому электрическому прибору. Следовательно, предшествующий уровень техники ограничивает первые сигналы, доступные для прибора, и, следовательно, ограничивает возможности электрического прибора.

Данное изобретение преодолевает эту и другие проблемы, и прогресс в данной области техники достигается посредством динамического масштабирования битового потока для обеспечения точного второго сигнала в ситуациях, когда первая сигнализация по существу не совпадает со второй сигнализацией.

АСПЕКТЫ

Согласно некоторому аспекту данного изобретения, процессор сигналов выполнен с возможностью:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

передачи цифрового сигнала через электрический барьер;

генерации масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала; и

преобразования масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции во второй аналоговый сигнал.

Предпочтительно, электрический барьер содержит оптопару.

Предпочтительно, процессор сигналов дополнительно выполнен с возможностью масштабирования сигнала широтно-импульсной модуляции на основе различия между кодированием первого аналогового сигнала, используемым прибором тракта, связанным с входом процессора сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым цепью тракта, связанным с выходом процессора сигналов.

Предпочтительно, цифровой сигнал содержит последовательный битовый поток.

Согласно другому аспекту данного изобретения, система цепи тракта, включающая в себя прибор тракта, электрически изолированный от цепи тракта при помощи процессора сигналов, содержит:

аналого-цифровой преобразователь, приспособленный для преобразования первого аналогового сигнала, принятого прибором тракта, в цифровой сигнал;

передатчик сигналов, приспособленный для передачи цифрового сигнала к преобразователю масштаба сигналов;

где преобразователь масштаба сигналов приспособлен для преобразования цифрового сигнала в масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции и преобразования масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

Предпочтительно, передатчик сигналов содержит оптопару, приспособленную для электрической изоляции прибора тракта от цепи тракта.

Предпочтительно, кодирование первого аналогового сигнала отличается от кодирования второго аналогового сигнала.

Согласно другому аспекту данного изобретения, процессор сигналов выполнен с возможностью:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

генерации сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала;

передачи сигнала широтно-импульсной модуляции через электрический барьер; и

преобразования сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

Предпочтительно, процессор сигналов дополнительно выполнен с возможностью масштабирования цифрового сигнала на основе различия между кодированием первого аналогового сигнала, используемым прибором тракта, связанным с входом процессора сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым цепью тракта, связанным с выходом процессора сигналов.

Согласно другому аспекту данного изобретения, способ для передачи сигналов от генератора аналоговых сигналов к приемнику аналоговых сигналов содержит этапы:

генерации первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

передачи цифрового сигнала через электрический барьер;

генерации масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала; и

преобразования масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

Предпочтительно, этот способ дополнительно содержит использование оптопары для передачи цифрового сигнала.

Предпочтительно, масштабированный второй аналоговый сигнал основан на различии между кодированием первого аналогового сигнала, используемым генератором аналоговых сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым приемником аналоговых сигналов.

Согласно другому аспекту данного изобретения, способ для передачи сигналов от генератора аналоговых сигналов к приемнику аналоговых сигналов содержит этапы:

приема первого аналогового сигнала;

преобразования первого аналогового сигнала в цифровой сигнал;

генерации сигнала широтно-импульсной модуляции на основе цифрового сигнала;

передачи сигнала широтно-импульсной модуляции через электрический барьер; и

преобразования сигнала широтно-импульсной модуляции в масштабированный второй аналоговый сигнал.

Предпочтительно, этот способ дополнительно содержит использование оптопары для передачи цифрового сигнала.

Предпочтительно, масштабированный второй аналоговый сигнал основан на различии между кодированием первого аналогового сигнала, используемым генератором аналоговых сигналов, и кодированием второго аналогового сигнала, используемым приемником аналоговых сигналов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает систему цепи тракта согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 2 показывает процессор сигналов согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 3 показывает алгоритм, выполняемый преобразователем масштаба сигналов согласно одному варианту осуществления данного изобретения.

Фиг. 4 показывает процессор сигналов согласно другому варианту осуществления данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 1-4 и следующее описание изображают конкретные примеры, чтобы научить специалистов в данной области техники тому, как осуществить и использовать наилучший способ осуществления данного изобретения. С целью обучения принципам данного изобретения, некоторые стандартные аспекты были упрощены или опущены. Специалистам в данной области техники будут очевидны вариации этих примеров, которые находятся в пределах объема данного изобретения. Специалистам в данной области техники будет ясно, что особенности, описанные ниже, могут быть скомбинированы различными способами для образования множественных вариаций данного изобретения. В результате, изобретение не ограничено конкретными примерами, описанными ниже, а ограничено только формулой изобретения и ее эквивалентами.

Фиг. 1 показывает систему 100 цепи тракта согласно одному варианту осуществления данного изобретения. Цепь 100 тракта включает в себя главную систему 1, цепь 4 тракта, прибор 10 тракта и процессор 30 сигналов, связывающий прибор 10 тракта с цепью 4 тракта. Главная система 1 генерирует контурное напряжение V_L и контурный ток I_L в цепи 4 тракта. Главная система 1 может содержать центральный блок управления, CPU, или некоторую другую систему обработки данных, используемую для обработки сигналов, принимаемых в цепи 4 тракта. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, цепь 4 тракта содержит двухпроводную цепь 4 тракта (передачи сигналов). Однако следует понимать, что цепь 4 тракта необязательно содержит двухпроводную цепь тракта.

Прибор 10 тракта может включать в себя любой тип датчика или измерителя, такого как расходомер. В вариантах осуществления, где прибор 10 тракта включает в себя расходомер, этот расходомер может содержать вибрационный расходомер, такой как расходомер Кориолиса или денсиметр (плотномер). Как показано на фиг. 1, прибор 10 тракта включает в себя датчик 13 и электронику 20 прибора тракта. Электроника 20 прибора тракта может содержать любой тип CPU, системы обработки или микропроцессорной системы. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, датчик 13 выполнен с возможностью генерации первых аналоговых сигналов и ввода первых аналоговых сигналов в электронику 20 прибора тракта. Электроника 20 прибора тракта может генерировать вторые аналоговые сигналы, которые имеют форму переменного тока I_L тракта, протекающего в цепи 4 тракта. Прибор 10 тракта может быть выполнен с возможностью извлечения заданной или ограниченной величины энергии при использовании с двухпроводным трактом 4. Из-за протокола передачи измерений и ограничений энергии, встроенных в систему 100 цепи тракта, прибор 10 тракта может быть изолирован от двухпроводной цепи 4 тракта с использованием процессора 30 сигналов. В некоторых вариантах осуществления, процессор 30 сигналов может содержать по существу безопасный (I.S.) барьер (пунктирная линия).

Эта изоляция ограничивает электрическую энергию, которую прибор 10 тракта может извлечь из двухпроводной цепи 4 тракта и главной системы 1. Эта изоляция препятствует повреждению двухпроводной цепи 4 тракта и главной системы 1 в случае катастрофического повреждения прибора 10 тракта. Кроме того, эта изоляция ограничивает перенос электрической энергии через I.S. барьер для устранения опасности взрыва и предотвращения воспламенения любых взрывчатых или воспламеняющихся материалов в окрестности прибора 100 тракта.

Фиг. 2 показывает большие подробности свойства изоляции процессора 30 сигналов. Процессор сигналов показан как принимающий первый аналоговый сигнал от прибора 10 тракта. Однако следует понимать, что первый аналоговый сигнал необязательно происходит от прибора 10 тракта, а скорее, процессор 30 сигналов может использоваться в других окружениях, где необходима обработка аналогового сигнала. Аналоговый сигнал, принимаемый от прибора 10 тракта по проводам 220, принимается аналого-цифровым преобразователем 240, где эти сигналы оцифровываются. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, аналого-цифровой преобразователь 240 содержит дельта-сигма-преобразователь, который преобразует аналоговый сигнал в последовательный битовый поток. Однако следует понимать, что могут использоваться и другие аналого-цифровые преобразователи, и что используемый конкретный аналого-цифровой преобразователь не должен ограничивать объем данного изобретения.

Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, процессор 30 сигналов включает в себя оптопару 115, которая подключена между двухпроводной цепью 4 тракта и аналого-цифровым преобразователем 240. Оптопара 115 может также называться оптроном, оптическим соединителем или оптронной парой. Оптопара 115 электрически изолирует прибор 10 тракта от главной системы 1. Следовательно, прибор 10 тракта не может замкнуть накоротко двухпроводную цепь 4 тракта. Кроме того, катастрофическое повреждение прибора 10 тракта не может получить избыточный ток из главной системы 1. Оптопара 115 содержит источник 122 света передатчика и источник 123 света приемника. Источники 122, 123 света передатчика и приемника могут содержать любой тип реагирующих на свет электронных компонентов, включая лазерные источники света передатчика и приемника, источники света передатчика и приемника на светоизлучающих диодах, лазерные источники света передатчика и приемника на светоизлучающих диодах и т.д.

Источник 122 света передатчика и источник 123 света приемника обычно образованы примыкающими друг к другу, причем свет, генерируемый источником 122 света передатчика, непосредственно принимается источником 123 света приемника. В других вариантах осуществления, источник 122 света передатчика и источник 123 света приемника разделены посредством некоторого оптического устройства, такого как, например, волоконно-оптический кабель. В некоторых вариантах осуществления, эти два компонента сформированы в единый корпус, как показано на фиг. 2. Однако следует понимать, что в других вариантах осуществления источник 122 света передатчика и источник 123 света приемника могут содержать отдельные компоненты.

Источник 122 света передатчика генерирует кодируемый светом сигнал, который содержит преобразование электрического тока в излучаемый свет. Источник 123 света приемника принимает кодированный светом сигнал и преобразует принятый свет обратно в электрический сигнал, который по существу идентичен первоначальному электрическому сигналу в источнике 122 света передатчика. Оптопара 115, следовательно, хорошо подходит для передачи цифровых сигналов.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, прибор 10 тракта генерирует первый аналоговый сигнал, который посылается к аналого-цифровому преобразователю 240. Аналого-цифровой преобразователь 240 выдает цифровой сигнал. Этот цифровой сигнал принимается источником 122 света передатчика и посылается к источнику 123 света приемника. Источник 123 света приемника может затем передать принятый сигнал к преобразователю 250 масштаба сигналов.

Преобразователь 250 масштаба сигналов может обработать эти цифровые сигналы, которые могут иметь форму последовательного битового потока, например, и преобразовать цифровой сигнал в масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции (PWM). PWM сигнал может быть затем преобразован во второй аналоговый сигнал и выдан цепи 4 тракта. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, преобразователь 250 масштаба сигналов выполнен с возможностью масштабирования входящего битового потока от источника 123 света приемника. Это масштабирование может содержать любой тип линейного или нелинейного масштабирования. Это масштабирование может происходить перед или во время преобразования цифрового сигнала в сигнал широтно-импульсной модуляции. В других вариантах осуществления, масштабирование может происходить после преобразования цифрового сигнала в сигнал широтно-импульсной модуляции. Это может быть полезным в ситуациях, когда процессор сигналов принимает первые аналоговые сигналы, кодирование которых отличается от кодирования, используемого цепью 4 тракта. Например, в ситуации, когда процессор 30 сигналов связан с прибором 10 тракта, таким как расходомер, который посылает сигналы, основанные на 12-20 мА, где 12 мА представляет нулевой поток, а 20 мА представляет максимальный поток, но цепь 4 тракта содержит двухпроводной тракт, работающий в масштабе 4-20 мА, где 4 мА представляет нулевой поток, а 20 мА представляет максимальный поток. Без масштабирования битового потока, второй аналоговый сигнал представлял бы аналоговые сигналы, в пределах 12-20 мА. Второй аналоговый сигнал представлял бы поток в системе, когда фактически имеется нулевой поток. Следовательно, без масштабирования битового потока, по системе может распространяться ошибка. Следует понимать, что конкретные значения, используемые выше, обеспечены просто как пример и не должны ограничивать объем данного изобретения, так как эти конкретные значения могут изменяться в зависимости от конкретной реализации.

Преобразователь 250 масштаба сигналов согласно одному варианту осуществления данного изобретения генерирует сигнал широтно-импульсной модуляции при одновременном масштабировании входящего битового потока. Преобразователь масштаба сигналов согласно данному изобретению может масштабировать сигнал широтно-импульсной модуляции на основе различия в кодировании сигнала, используемого прибором 10 тракта и цепью 4 тракта. Следовательно, масштабирование, выполняемое преобразователем 250 масштаба сигналов, может содержать масштабирование сигнала широтно-импульсной модуляции для согласования масштаба сигналов, используемого главной системой 1. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, преобразователь 250 масштаба сигналов может масштабировать сигнал широтно-импульсной модуляции для согласования разнообразия приборов 10 тракта.

Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, преобразователь 250 масштаба сигналов генерирует масштабированный PWM сигнал на основе равенств, которые представляют логический «0» или логическую «1» в битовом потоке. Примерные равенства изображены ниже как равенства 1 и 2. Следует понимать, что равенства 1 и 2 являются просто примерами, и что для генерации сигнала широтно-импульсной модуляции могут использоваться и другие равенства, не приводящие к выходу за рамки объема данного изобретения.

и где константы таковы:

R₁ = первый импеданс

R₂ = второй импеданс

V_ref-1 = первое опорное напряжение

V_ref-2 = второе опорное напряжение

Dig_off-1 = первое цифровое смещение

Dig_per = периодическое время

Dig_FB-1 = значение обратной связи

I₁ = первый ток

I₂ = второй ток

Следует понимать, что равенства 1 и 2 могут быть настроены путем изменения констант, используемых в этих равенствах. Эти константы могут быть изменены для масштабирования сигнала широтно-импульсной модуляции для согласования различий между первым и вторым аналоговыми сигналами. Конкретно, константы могут быть изменены для согласования изменений между кодированием сигнала первого тока и вторым током. Эти равенства основаны на физическом поведении системы. В вариантах осуществления, где главная система 1 связана с двухпроводным трактом 4 передачи сигналов, работающим между приблизительно 4-20 мА, второй ток I₂ в приблизительно 4 мА соответствует 0%, тогда как второе значение тока в приблизительно 20 мА соответствует 100%. Значения I₁ первого тока могут быть такими же, что и значения второго тока, т.е. 4 мА - 20мА, или могут иметь другой масштаб, например, 12 мА - 20 мА. Следовательно, в вариантах осуществления, где первый масштаб и второй масштаб являются различными, значения констант могут быть настроены для компенсации этого различия и, следовательно, для генерации масштабированного сигнала широтно-импульсной модуляции, соответствующего аналоговой сигнализации, используемой цепью 4 тракта.

В дополнение к настройке констант для согласования различий между первой и второй сигнализацией, константы могут быть также настроены для согласования различных приборов тракта. Следовательно, даже если прибор 10 тракта и главная система 1 используют одну и ту же сигнализацию, преобразователь 250 масштаба сигналов может масштабировать этот сигнал для настройки этого сигнала для различий среди датчиков 13. Таким образом, один и тот же процессор 30 сигналов может использоваться с множеством датчиков в множестве сред просто посредством изменения констант, вводимых в равенства 1 и 2. Эти константы могут иметь форму справочной таблицы, хранимой в внутренней или внешней запоминающей системе процессора 30 сигналов, или могут вручную вводиться пользователем/оператором.

Как только преобразователь 250 масштаба сигналов генерирует масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции на основе битового потока, масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции преобразуется во второй аналоговый сигнал, который соответствует аналоговой сигнализации, используемой главной системой 1. Следует понимать, что главная система 1 не требуется для выполнения какого-либо дополнительного масштабирования этого сигнала. Скорее любое необходимое масштабирование этого сигнала уже выполнено преобразователем 250 масштаба сигналов.

Фиг. 3 показывает алгоритм 300, выполняемый преобразователем 250 масштаба сигналов согласно одному варианту осуществления данного изобретения. Этот алгоритм начинается на этапе 301, где битовый поток принимается от оптопары 115. Если значение битового потока равно 1, то алгоритм перемещается к этапу 302, где значение ширины импульса вычисляется посредством добавления значения «А» из равенства 1 в сумматор (не показан) преобразователя 250 масштаба сигналов. Если, с другой стороны, значение битового потока равно 0, то алгоритм перемещается к стадии 303, где значение ширины импульса вычисляется посредством добавления значения «В» из равенства 2 в сумматор. Таким образом, сумматор генерирует сигнал широтно-импульсной модуляции на основе числа значений «А» и «В» в битовом потоке. Масштабированный PWM сигнал может быть затем выдан на стадии 404. Как только сигнал послан, алгоритм возвращается к стадии 301. На основе значений «А» и «В», преобразователь 250 масштаба сигналов может сгенерировать масштабированный сигнал широтно-импульсной модуляции, который соответствует кодированию второго аналогового сигнала, а не кодированию первого аналогового сигнала. Таким образом, когда преобразователь 250 масштаба сигналов преобразует сигнал широтно-импульсной модуляции во второй аналоговый сигнал, правильное значение представлено во втором аналоговом сигнале. Следовательно, даже если прибор 10 тракта работает на масштабе 12-20 мА, сгенерированный сигнал широтно-импульсной модуляции соответствует масштабу 4-20 мА, используемому главной системой 1 и цепью 4 тракта. Масштабирование по существу предотвращает возникновение ошибки из-за различия в сигнализации между прибором 10 тракта и главной системой 1.

Фиг. 4 показывает процессор 30 сигналов согласно другому варианту осуществления данного изобретения. Процессор 30 сигналов, показанный на фиг. 4, выполнен с возможностью приема первого аналогового сигнала, преобразования аналогового сигнала в цифровое представление, генерации PWM сигнала на основе цифрового сигнала, передачи PWM сигнала через оптопару, масштабирования PWM сигнала с использованием PWM декодера 442 и преобразования масштабированного сигнала обратно во второй аналоговый сигнал, где первый и второй аналоговые сигналы могут содержать или могут не содержать одно и то же значение. В дополнение к компонентам, показанным на фиг. 2, процессор 30 сигналов фиг. 5 также включает в себя импульсно-широтный генератор 241 и импульсно-широтный декодер 242. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, импульсно-широтный генератор 241 генерирует PWM сигнал на основе последовательного битового потока, принимаемого от аналого-цифрового преобразователя 240. PWM сигнал может быть затем передан через оптопару 115. Согласно одному варианту осуществления данного изобретения, импульсно-широтный декодер 242 масштабирует PWM сигнал, принятый от источника 123 света приемника, в сигнал, используемый цепью 4 тракта. Масштабированный PWM сигнал может быть затем преобразован во второй аналоговый сигнал и выдан для цепи 4 тракта. Это контрастирует с процессором сигналов, показанным на фиг. 2, который масштабирует сигнал при генерации PWM сигнала. Следовательно, процессор 30 сигналов фиг. 4 требует дополнительного этапа посредством требования импульсно-широтного декодера 242 масштабировать PWM сигнал. Следует понимать, однако, что в целом процессор 30 сигналов фиг. 4 все же способен масштабировать сигнал перед выдачей его на цепь 4 тракта. Следовательно, прибор 10 тракта и главная система 1 все же могут работать с использованием различной сигнализации или различных масштабов.

Согласно другому варианту осуществления данного изобретения, импульсно-широтный генератор 241 масштабирует PWM сигнал, как описано выше, перед посылкой этого сигнала к оптопаре 115. Следовательно, импульсно-широтному декодеру 242 необходимо только преобразовать масштабированный PWM сигнал во второй аналоговый сигнал перед выдачей этого сигнала на цепь 4 тракта.

Хотя вышеприведенное описание описало процессор 30 сигналов как содержащий компонент, отдельный от прибора 10 тракта, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления процессор 30 сигналов содержит интегральный компонент прибора 10 тракта. Следовательно, согласно одному варианту осуществления данного изобретения, электроника 20 прибора тракта может генерировать масштабированный PWM сигнал и преобразовать масштабированный PWM сигнал во второй аналоговый сигнал перед выдачей сигнала. Кроме того, хотя вышеприведенное описание обсудило процессор 30 сигналов в комбинации с прибором 10 тракта, следует понимать, что масштабирование, которое происходит в процессоре 30 сигналов, равным образом применимо к любому входному аналоговому сигналу. Кроме того, процессор 30 сигналов не нуждается в подключении к цепи 4 тракта. Обсуждение изобретения в отношении этих компонентов приведено просто с целью помощи в понимании изобретения и никоим образом не должно ограничивать объем изобретения.

Заявленное изобретение, описанное выше, обеспечивает систему 100 обработки сигналов, способную передавать сигнал между двумя или несколькими системами трактов, которые могут работать при различных схемах кодирования. Система 100 обработки сигналов выполнена с возможностью масштабирования входного цифрового сигнала в некоторый сигнал, который соответствует схеме кодирования второго аналогового сигнала, а не первого аналогового сигнала. Таким образом, доставленный цифровой сигнал может быть преобразован обратно в аналоговый сигнал без дополнительной обработки.

Подробное описание вышеприведенных вариантов осуществления не являются исчерпывающими описаниями всех вариантов осуществления, рассматриваемых авторами изобретения, как попадающими в объем изобретения. В самом деле, специалистам в данной области техники будет ясно, что некоторые элементы вышеописанных вариантов осуществления могут быть различным образом скомбинированы или устранены для создания дополнительных вариантов осуществления, и такие дополнительные варианты осуществления попадают в объем и идеи изобретения. Для специалистов обычной квалификации в данной области техники будет также ясно, что вышеописанные варианты осуществления могут быть скомбинированы полностью или частично для создания дополнительных вариантов осуществления в пределах объема и идей изобретения.

Таким образом, хотя конкретные варианты осуществления данного изобретения и примеры для него описаны здесь с иллюстративными целями, возможны различные эквивалентные модификации в пределах объема изобретения, как будет ясно специалистам в соответствующей области техники. Идеи, предоставленные здесь, могут быть применены к другим цепям трактов электроники, а не только к вариантам осуществления, описанным выше и показанным в сопутствующих чертежах. Соответственно, объем изобретения должен быть определен из следующей формулы изобретения.