Utveckling av harttrycksgivare med inhemskt hartchip HART1200M
HART-protokollet har en viktig plats i designen av sensorsändare. För att sammanfatta, enkla sändarkonstruktioner skickar traditionellt ett analogt värde, ofta kallat en processvariabel (PV), genom en strömslinga. Denna PV är vanligtvis associerad med ett sensorvärde (fuktighet, temperatur, pH, tryck) som representeras av en analog signal på 4 till 20 mA. Det analoga värdet kan färdas över kilometer av tråd för att nå den analoga front-end-kretsen, som registrerar potentialfallet över shuntmotståndet när det tolkar det överförda sensorvärdet.
Nu är det här bra om du vill kommunicera ett värde genom långa ledningar. Men vad händer om du vill skicka eller ta emot ytterligare data över samma två ledningar? Genom att inkludera HART i sändardesignen.
Genom att inkludera enHART modem, kan din sändardesign nu kommunicera ett brett utbud av kalibreringsrutiner, skicka diagnostiska data eller kommunicera PV:er från andra sensorplattformar. Denna kommunikation kan åstadkommas genom HART frequency shift keying (FSK) vågform, som är kopplad till en analog strömsignal .
Innan du dyker in i detaljerna i tvåtråds HART-sändardesign, ta en snabbkurs (eller repetitionskurs) i enkel tvåtrådssändardesign. Har du slutfört repetitionen än? Otroligt nog är du halvvägs.
Låt oss börja med kretsen som visas i figur 1.
Den här kretsen kan se lite skrämmande ut, men den enda skillnaden mellan den här kretsen och den som visas i blogginlägget Simple Two-Wire Transmitter Design är inkluderingen av DAC8740H HART-modemet. Den låga viloströmmen för DAC8740H HART-modemet är 180µA, vilket gör detta modem till en utmärkt kandidat för en lågeffekts sensor-sändarlösning. Förstärkningen i slingström (1+R3/R4) kommer att bestämmas med den metod som visas i kollisionsproceduren.
Det finns bara två kopplingar mellanHART modemoch sändaren, som visas i figur 2. DAC8740H MODOUT-stiftet på HART-modemet är anslutet till sändaren via en AC-kopplingskondensator, C1. Denna kondensator, tillsammans med R6, skapar ett högpassfilter som dämpar frekvenser under den valda gränsfrekvensen på 1/(2 x π x R6 x C1).
Under drift drivs HART FSK-signalen av MODOUT och överlagras på det analoga värdet av slingströmmen med en FSK-amplitud på 1mApp. Motstånd R6 ändrar och ställer in FSK-amplituden som är seriekopplad från HART-modemet till den icke-inverterande terminalen på U3. Genom superposition beräknar ekvation 1 AC-komponenten för strömslingan som:
Ekvation 1:
Således är R6 = (VHART/IIOUT pp) (1 + R3/R4).
Genom att ersätta de schematiska värdena för R3, R4 och topp-till-topp-spänningen för MODOUT kommer värdet på R6 att avslöjas. När värdet på R6 har erhållits kan C1 beräknas genom att välja gränsfrekvensen för högpassfiltret. I en högprecisionsslingdriven, 4mA till 20mA fältsändare med en HART-modemreferensdesign, är en gränsfrekvens på 679Hz säkerställer att brus och frekvenser under 1200Hz och 2200Hz dämpas effektivt utan att nämnvärt påverka HART-bandets frekvensområde.
HART-signalmottagningsstiftet - DAC8740H MOD_IN-stiftet - är anslutet till sändarkretsens positiva busskraftnätverk via AC-kopplingskondensator C2 och in i det interna bandpassfiltret.
Nästa steg är att skapa en smart sensor-sändarlösning genom att välja ett sensorgränssnitt som TMP116, som erbjuder bättre noggrannhet än en klass a motståndstemperaturdetektor (RTD) från ett enda chip.
