Mga kinaiya sa output sa karon nga protocol sa HART ug giya sa aplikasyon
Ang protokol sa HART (Open Communication Protocol for Addressable Remote Sensor High-Speed Channels) nagtugot sa bidirectional 1.2kHz/2.2kHz FSK (Frequency Shift Keying) digital nga komunikasyon sulod sa tradisyonal nga analog 4mA ngadto sa 20mA nga current loops. Kini nagpadali sa pagmonitor sa sensor/actuator ug nagpakita sa mga mahinungdanong bentaha atol sa pag-instalar, pagmonitor, ug mga proseso sa pagmentinar sa kagamitan. Samtang ang HART naghatag sa mga personahe sa pagmentinar og daghang mga kasayon pinaagi sa mga portable auxiliary device para sa mga pangutana sa sensor/actuator, ang hingpit nga paggamit sa mga benepisyo sa HART nanginahanglan og pagkonektar sa mga sensor/actuator ngadto sa mga sistema sa pagkontrol nga adunay mga HART-compatible nga current input o output. Kini nga artikulo nagpunting sa mga HART-supported current input ug mga hagit nga nalangkit sa pag-integrate sa HART functionality ngadto sa 4mA ngadto sa 20mA nga mga disenyo sa input nga adunay limitado nga mga limitasyon sa espasyo.
Atong susihon una ang HART FSK transmitter circuit. Ang Figure 1 nagpakita sa usa ka naandan nga disenyo sa ingon nga circuit. Human sa pag-analisar niini, among ipresentar ang usa ka gi-optimize nga bersyon nga makab-ot ang pagtipig sa espasyo ug gasto.
Hulagway 1. Tradisyonal nga sirkito sa transmisyon sa HART FSK
Sa Figure 1, ang Rsense gigamit sa pag-convert sa 4mA ngadto sa 20mA nga mga signal ngadto sa 1V ngadto sa 5V nga mga signal nga mabasa sa ADC. Ang HART FSK transmission circuit ac-couples ±500mV nga mga signal sa HART FSK ngadto sa 4mA ngadto sa 20mA loop pinaagi sa capacitor C1. Kini nga mga signal mahimong magpakita sa sine wave o trapezoidal waveforms. Ang HART modem output nanginahanglan og mga buffer nga adunay igong kapasidad sa pagmaneho tungod sa ubos nga impedance sa Rsense ug potensyal nga taas nga capacitance sa mga current loop cable. Kung ang mga signal sa HART dili aktibo, ang buffer output nagpakita og ubos nga loop impedance, nga mahimong makadaot sa 4mA ngadto sa 20mA nga signal transmission. Aron masulbad kini, ang switch SW1 konektado sa serye sa buffer output aron makahatag og taas nga impedance atol sa mga dili aktibo nga panahon.
Kung ma-activate ang SW1, ang 4mA hangtod 20mA loop voltage mahimong mag-usab-usab tali sa 1V ug 5V. Tungod kay kini nga mga kalainan gi-ac-couple sa SW1, ang mga input terminal sa switch mahimong makasinati og mga boltahe hangtod sa ±4V. Aron masulbad kini, ang switch mahimong magkinahanglan og bipolar power supply nga adunay ±5V o mas taas nga lebel sa boltahe, o mahimo usab nga mopili og photoelectric switch. Ang tri-state buffer magsilbi nga laing maayong solusyon, bisan kung mahimo kini magkinahanglan og bipolar power supply. Mahimo usab nga ipatuman ang transformer isolation. Kung gikonsiderar ang mga frequency sa signal sa HART, ang usa ka audio transformer mahimong gikinahanglan, apan kini mahimong moresulta sa dagkong mga sangkap ug dakong pag-okupar sa espasyo sa PCB.
Ang Figure 2 nagpakita sa usa ka gipauswag nga disenyo sa HART FSK transmission circuit, nga nagtanyag og mga bentaha sa pagdaginot sa espasyo ug kahusayan sa gasto. Niini nga circuit, ang kapasidad sa pagmaneho sa AD5700 HART modem igo na aron direktang iduso ang ±500mV FSK signal ngadto sa current loop nga dili kinahanglan ang mga external buffer.
Hulagway 2. Gipauswag nga sirkito sa transmisyon sa HART FSK
Kon ang modem dili magpadala og mga signal, ang FSK output sa AD5700 mahimong biased ngadto sa 0.75V nga adunay impedance nga 70kΩ. Ang mga resistor nga R2 ug R3 naghatag og gipauswag nga 0.75V biasing, nga nagtanyag og AC impedance nga 1.7kΩ. Kini nga 1.7kΩ impedance nga giubanan sa capacitor C1 nagporma og high-pass filter nga nagsiguro sa lig-on nga output performance bisan ubos sa pinakagrabe nga mga kondisyon sa input gikan sa 4mA ngadto sa 20mA (±16mA sa 25Hz ug 200Ω Rsense). Kini nga configuration nagduso sa FSK output sa HART modem tali sa 0V ug 1.5V, nga nagtugot sa tibuok sistema nga mo-operate gamit ang single-polarity power supply nga ubos sa 1.62V – nga makatagbo sa minimum nga kinahanglanon sa supply voltage para sa mga HART modem.
Laing kritikal nga konsiderasyon mao ang input impedance, nga kinahanglan molapas sa 230Ω. Aron masiguro ang igong input impedance, ang 250Ω input resistor gibahin sa duha ka components: 50Ω ug 200Ω. Ang AC input impedance gikalkulo isip R1+ (Rsense||R2||R3) × 230Ω. Kon gikinahanglan, kini nga impedance mahimong madugangan pinaagi sa pagpataas sa mga kantidad sa 0.75 bias resistor (R2 ug R3). Samtang ang pagdugang og dugang nga 50Ω resistor sa FSK transmission path mahimong gamay nga makapahuyang sa FSK signal, ang resulta nga lebel sa boltahe nagsunod gihapon sa mga kinahanglanon sa espesipikasyon sa HART.
Tungod kay ang current loop naglihok sa voltage swing mode, ang usa ka bahin sa current moagos agi sa C1, R2, ug R3. Importante nga masiguro nga dili kini makaapekto pag-ayo sa 4mA ngadto sa 20mA analog signal. Ang error margin nga
Ang sirkito para sa HART FSK input gipakita sa Figure 3. Kini nga disenyo naglakip sa usa ka bandpass filter nga nagpugong sa low-frequency analog signal transmission samtang nagpabilin nga wala maapektuhan sa higher-frequency interference. Ang filter configuration espesipikong gipahaum para sa AD5700 sensor ug mahimong magkalahi depende sa HART modem model. Usa ka importanteng bahin niining bandpass filter mao ang 150kΩ input impedance nga gihatag sa resistor R1, nga nagpalambo pag-ayo sa resistensya sa transient noise interference.
Hulagway 3. Pag-input sa HART FSK
Ang sirkito sa pagsukod sa kuryente para sa 4mA ngadto sa 20mA nga mga range gipakita sa Figure 4. Ang 200Ω precision Rsense resistor nag-convert sa 4mA-ngadto-20mA signal ngadto sa 0.8V-ngadto-4V voltage signal, nga dayon giproseso sa usa ka ADC. Ang signal moagi sa usa ka bipolar low-pass filter (R2, C1, R3, C2) aron mapugngan ang HART FSK interference sa dili pa kini ipakaon sa ADC para sa conversion.
Hulagway 4. Sirkito sa pagsukod sa kuryente
Ang sirkito nga gihulagway dinhi malampusong natukod ug nasulayan, nga nagsilbing reference circuit para sa PLC/DCS four-channel voltage ug current inputs samtang gipadayon ang pagkaangay sa HART (CN0364). Ang gihulagway nga sirkito hingpit nga mapatuman niining circuit board, nga nagsuporta usab sa HART multiplexing sa upat ka input channels. Atol sa channel testing, ang FSK transmission switch magpabilin nga on o off; kung ipadayon nga on, ang circuit configuration magpabilin nga parehas sa gipakita sa Figure 2.
Kini nga papel naglatid sa implementasyon sa hardware sa mga HART-compatible analog input. Dugang pa, gipakita niini ang usa ka gipauswag nga HART FSK transmission circuit nga naggamit sa AD5700 HART modem. Ang gipauswag nga disenyo nagwagtang sa panginahanglan alang sa mga external buffer o switch, samtang gi-optimize ang paggamit sa espasyo sa PCB ug gipakunhod ang mga gasto. Dugang pa, ang circuit wala magkinahanglan og bipolar power supply, nga dili lamang makadaginot sa espasyo ug makapakunhod sa mga gasto apan gipasimple usab ang pagkakomplikado sa pagdumala sa kuryente.