Dezvoltarea unui transmițător de presiune Hart folosind cip casnic Hart HART1200M
Protocolul HART are un loc important în proiectarea transmițătoarelor cu senzori. Pentru a rezuma, modelele de transmițătoare simple trec în mod tradițional o valoare analogică, adesea numită variabilă de proces (PV), printr-o buclă de curent. Acest PV este de obicei asociat cu o valoare a senzorului (umiditate, temperatură, pH, presiune) care este reprezentată de un semnal analogic de 4 până la 20 mA. Valoarea analogică poate călători pe kilometri de fir pentru a ajunge la circuitele analogice frontale, care înregistrează căderea potențialului de-a lungul rezistorului de șunt în timp ce interpretează valoarea transmisă a senzorului.
Acum, acest lucru este grozav dacă doriți să comunicați o valoare prin cablare lungă. Dar ce se întâmplă dacă doriți să trimiteți sau să primiți date suplimentare prin aceleași două fire? Prin includerea HART în proiectarea transmițătorului.
Prin includerea unuimodem HART, designul transmițătorului dvs. poate comunica acum o gamă largă de rutine de calibrare, poate trimite date de diagnosticare sau poate comunica PV de la alte platforme de senzori. Această comunicare poate fi realizată prin forma de undă HART Frecvență Shift Keying (FSK), care este cuplată la un semnal de curent analogic .
Înainte de a vă scufunda în detaliile designului transmițătorului HART cu două fire, urmați un curs intensiv (sau un curs de reîmprospătare) despre designul simplu al transmițătorului cu două fire. Ai terminat încă reîmprospătarea? În mod uimitor ești la jumătatea drumului.
Să începem cu circuitul prezentat în figura 1.
Acest circuit poate părea puțin descurajantă, dar singura diferență dintre acest circuit și cel afișat în articolul de blog Simple Two-Wire Transmitter Design este includerea modemului DAC8740H HART. Curentul scăzut de repaus al modemului DAC8740H HART este de 180µA, ceea ce face din acest modem un candidat excelent pentru o soluție senzor-transmițător de putere redusă. Câștigul curentului în buclă (1+R3/R4) va fi determinat folosind metoda prezentată în procedura de coliziune.
Există doar două conexiuni întremodem HARTși transmițătorul, așa cum se arată în Figura 2. Pinul DAC8740H MODOUT al modemului HART este conectat la transmițător printr-un condensator de cuplare AC, C1. Acest condensator, împreună cu R6, creează un filtru trece-înalt care atenuează frecvențele sub frecvența de tăiere selectată de 1/(2 x π x R6 x C1).
În timpul funcționării, semnalul HART FSK este condus de MODOUT și suprapus pe valoarea analogică a curentului buclei cu o amplitudine FSK de 1mApp. Rezistorul R6 modifică și setează amplitudinea FSK care este conectată în serie de la modemul HART la terminalul neinversător al lui U3. Prin suprapunere, ecuația 1 calculează componenta AC a buclei de curent astfel:
Ecuația 1:
Astfel, R6 = (VHART/IIOUT pp) (1 + R3/R4).
Înlocuirea valorilor schematice ale R3, R4 și a tensiunii vârf-la-vârf a MODOUT va dezvălui valoarea lui R6. Odată obținută valoarea lui R6, C1 poate fi calculat prin selectarea frecvenței de tăiere a filtrului de trecere înaltă. Într-un transmițător de câmp de înaltă precizie, alimentat în buclă, de la 4mA la 20mA, cu un design de referință de modem HART, o frecvență de tăiere de 679Hz asigură că zgomotul și frecvențele sub 1200Hz și 2200Hz sunt atenuate eficient, fără a afecta semnificativ intervalul de frecvență al benzii HART.
Pinul de recepție a semnalului HART - pinul DAC8740H MOD_IN - este conectat la rețeaua de alimentare cu magistrala pozitivă a circuitului emițătorului prin condensatorul de cuplare AC C2 și în filtrul intern trece-bandă.
Următorul pas este de a crea o soluție inteligentă de senzor-transmițător prin alegerea unei interfețe de senzor precum TMP116, care oferă o precizie mai bună decât un detector de temperatură cu rezistență (RTD) de clasă A dintr-un singur cip.
