×

如何在支持HART的模拟输入上实施硬件资料下载

消耗积分:2 | 格式:pdf | 大小:287.27KB | 2021-04-10

33391

分享资料个

HART(可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议)协议允许在传统的模拟4 mA至20 mA电流环路内实现双向1.2 kHz/2.2 kHz FSK (频移键控)调制数字通信。这样可实现传感器/执行器的查询，并且能够在设备安装、监控和维护过程中表现出显著的优势。通过使用便携式辅助器件查询传感器/执行器，HART可为维护人员提供众多便利，但要完全实现HART带来的所有好处，必须将传感器/执行器连接至带支持HART的电流输入或输出的控制系统。本文将重点阐述支持HART的电流输入以及与向余量受限的4 mA至20 mA输入设计中添加HART功能相关的难题。 我们先来看看HART FSK发送电路。图1显示了HART FSK发送电路的一种传统方案，对此电路进行讨论后我们将展示经过改进的电路设计，改进后的电路可节省空间和成本。 图1. 传统HART FSK发送电路 在图1中，Rsense用于将4 mA至20 mA信号转换为可由ADC读取的1 V至5 V信号。HART FSK发送电路可通过C1将±500 mV HART FSK信号交流耦合至4 mA至20 mA环路。这些信号要么为正弦波形，要么为梯形波形。HART调制解调器的输出端需要驱动能力足够强的冲器，因为Rsense的阻抗较低，而且电流环路电缆上的电容也可能很大。HART不发送信号时，缓冲器输出相对环路是低阻抗，这可能会危及4 mA至20 mA信号发送。为此，开关(SW1)与缓冲器输出串联使用，以在不发送时提供高阻抗。 SW1开启时，4 mA至20 mA环路可在1 V和5 V之间摆动。由于这种变化会交流耦合至SW1，开关的输入端最多可能有±4 V的电压。为此，开关可能需要±5 V或更大的双极性电源，还有一种替代方案是使用光电开关。三态缓冲器是另一种选择，但这种缓冲器可能需要双极性电源。还有一种选择是采用变压器隔离方式。考虑到HART的信号频率，可能需要音频变压器，但这可能体积较大，消耗大量的电路板空间。 图2显示了经过改进的HART FSK发送电路设计，这种设计的好处是能够节省空间和成本。在此电路中，AD5700 HHART调制解调器的驱动能力足以将±500 mV FSK信号直接驱动至电流环路，无需使用外部缓冲器。 图2. 经过改进的HART FSK发送电路 调制解调器不发送信号时，AD5700的FSK输出会偏置到0.75 V，阻抗为70 kΩ。R2和R3提供了更强的0.75 V偏置，R2和R3的交流阻抗为1.7 kΩ。此1.7 kΩ阻抗和C1所形成的高通滤波器可确保最差情况的4 mA至20 mA输入信号，即25 Hz、200 Ω Rsense时为±16 mA，这会导致HART调制解调器FSK输出被驱动至0 V和1.5 V之间。这意味着，整个输入可使用电压低至1.62 V的单极性电源运行，HART调制解调器的最小供应电压为1.62 V。 另一个考虑因素是输入阻抗，输入阻抗应大于230 Ω。为了确保足够大的输入阻抗，250 Ω输入电阻已分割为50 Ω和 200 Ω。交流输入阻抗为R1 (Rsense || R2 || R3) 230 Ω。如果需要，可增大此阻抗，方法是增大0.75偏置电阻的值，即R2和R3。在FSK发送路径中额外添加50 Ω电阻将在一定程度上使FSK信号衰减，但电压仍然符合HART规范的要求。 由于电流环路是压摆式，因此会有部分电流流经C1、R2和R3。当然，必须确保这不会显著影响4 mA至20 mA模拟信号。可将 此改进电路(如图2所示)无需使用缓冲器、开关以及双极性电源。这三个因素可大幅节省传统HART FSK发送电路上的系统的空间和成本。 HART FSK输入的电路如图3所示。此电路提供一个带通滤波器，能够抑制低频模拟信号发送，并且不受更高频率的干扰影响。图示的滤波器专为AD5700定制，因不同的HART调制解调器而有所不同。此带通滤波器的一个特点是R1提供的150 kΩ输入阻抗，提高抗瞬态噪声干扰的能力。 图3. HART FSK输入 4 mA至20 mA电流测量电路如图4所示。200 Ω精密Rsense电阻可将4 mA至20 mA信号转换为0.8 V至4 V信号，这些信号之后可由ADC转换。然后是可抑制HART FSK信号的双极低通滤波器R2、C1、R3、C2。接着可将此信号馈入ADC进行转换。 图4. 电流测量电路 本文描述的电路已经构建成功并且经过测试，可用作PLC/DCS四通道电压和电流输入的基准电路，同时还兼容HART (CN0364)。本文描述的电路完全能够在此电路板上实施，此外，电路板还可支持在四个输入通道之间多路复用HART。测试相关通道时，FSK发送开关可保持开启或关断状态，保持开启时，电路与图2中的电路完全相同。 本文已概述了如何在支持HART的模拟输入上实施硬件。除此之外，还展示了使用AD5700 HART调制解调器的改进版HART FSK发送电路。此改进电路无需使用任何外部缓冲器或开关，而且还能节省电路板空间和成本。此电路还无需使用双极性电源，这不仅能够节省空间和成本，而且还能降低电源复杂性。 作者 Derrick Hartmann Derrick Hartmann 是ADI公司工业自动化部的系统应用工程师，工作地点在麻萨诸塞州威明顿市。Derrick先前是ADI公司工业DAC产品系列的产品应用工程师。Derrick毕业于爱尔兰利默里克大学，获得电子工程学位。 Michal Brychta Michal是一名高级应用工程师，负责工业自动化系统。 他任职于ADI公司的工业和仪器仪表部门，工作地点在爱尔兰利默里克。 Michal先前是ADI公司Σ-Δ型转换器产品应用工程师，之前曾担任仪器仪表以及工业电路和系统设计工程师长达10年。 Michal拥有捷克共和国布尔诺技术大学电子工程硕士学位。 (mbbeetchina)
下载并关注上传者 低至0.43元/天 开通VIP 免费下载

声明：本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人，不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用，如有内容侵权或者其他违规问题，请联系本站处理。 举报投诉

评论(0)
发评论

下载排行榜

全部0条评论

快来发表一下你的评论吧 !

'+ '

'+ '

'+ ''+ '
'+ ''+ ''+ '
'+ ''+ '' ); $.get('/article/vipdownload/aid/'+webid,function(data){ if(data.code ==5){ $(pop_this).attr('href',"/login/index.html"); return false } if(data.code == 2){ //跳转到VIP升级页面 window.location.href="//m.lene-v.com/vip/index?aid=" + webid return false } //是会员 if (data.code > 0) { $('body').append(htmlSetNormalDownload); var getWidth=$("#poplayer").width(); $("#poplayer").css("margin-left","-"+getWidth/2+"px"); $('#tips').html(data.msg) $('.download_confirm').click(function(){ $('#dialog').remove(); }) } else { var down_url = $('#vipdownload').attr('data-url'); isBindAnalysisForm(pop_this, down_url, 1) } }); }); //是否开通VIP $.get('/article/vipdownload/aid/'+webid,function(data){ if(data.code == 2 || data.code ==5){ //跳转到VIP升级页面 $('#vipdownload>span').text("开通VIP 免费下载") return false }else{ // 待续费 if(data.code == 3) { vipExpiredInfo.ifVipExpired = true vipExpiredInfo.vipExpiredDate = data.data.endoftime } $('#vipdownload .icon-vip-tips').remove() $('#vipdownload>span').text("VIP免积分下载") } }); }).on("click",".download_cancel",function(){ $('#dialog').remove(); }) var setWeixinShare={};//定义默认的微信分享信息，页面如果要自定义分享，直接更改此变量即可 if(window.navigator.userAgent.toLowerCase().match(/MicroMessenger/i) == 'micromessenger'){ var d={ title:'如何在支持HART的模拟输入上实施硬件资料下载',//标题 desc:$('[name=description]').attr("content"), //描述 imgUrl:'https://'+location.host+'/static/images/ele-logo.png',// 分享图标,默认是logo link:'',//链接 type:'',// 分享类型,music、video或link，不填默认为link dataUrl:'',//如果type是music或video，则要提供数据链接，默认为空 success:'', // 用户确认分享后执行的回调函数 cancel:''// 用户取消分享后执行的回调函数 } setWeixinShare=$.extend(d,setWeixinShare); $.ajax({ url:"//www.lene-v.com/app/wechat/index.php?s=Home/ShareConfig/index", data:"share_url="+encodeURIComponent(location.href)+"&format=jsonp&domain=m", type:'get', dataType:'jsonp', success:function(res){ if(res.status!="successed"){ return false; } $.getScript('https://res.wx.qq.com/open/js/jweixin-1.0.0.js',function(result,status){ if(status!="success"){ return false; } var getWxCfg=res.data; wx.config({ //debug: true, // 开启调试模式,调用的所有api的返回值会在客户端alert出来，若要查看传入的参数，可以在pc端打开，参数信息会通过log打出，仅在pc端时才会打印。 appId:getWxCfg.appId, // 必填，公众号的唯一标识 timestamp:getWxCfg.timestamp, // 必填，生成签名的时间戳 nonceStr:getWxCfg.nonceStr, // 必填，生成签名的随机串 signature:getWxCfg.signature,// 必填，签名，见附录1 jsApiList:['onMenuShareTimeline','onMenuShareAppMessage','onMenuShareQQ','onMenuShareWeibo','onMenuShareQZone'] // 必填，需要使用的JS接口列表，所有JS接口列表见附录2 }); wx.ready(function(){ //获取“分享到朋友圈”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareTimeline({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享给朋友”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareAppMessage({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 type: setWeixinShare.type, // 分享类型,music、video或link，不填默认为link dataUrl: setWeixinShare.dataUrl, // 如果type是music或video，则要提供数据链接，默认为空 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到QQ”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareQQ({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到腾讯微博”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareWeibo({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); //获取“分享到QQ空间”按钮点击状态及自定义分享内容接口 wx.onMenuShareQZone({ title: setWeixinShare.title, // 分享标题 desc: setWeixinShare.desc, // 分享描述 link: setWeixinShare.link, // 分享链接 imgUrl: setWeixinShare.imgUrl, // 分享图标 success: function () { setWeixinShare.success; // 用户确认分享后执行的回调函数 }, cancel: function () { setWeixinShare.cancel; // 用户取消分享后执行的回调函数 } }); }); }); } }); } function openX_ad(posterid, htmlid, width, height) { if ($(htmlid).length > 0) { var randomnumber = Math.random(); var now_url = encodeURIComponent(window.location.href); var ga = document.createElement('iframe'); ga.src = 'https://www1.elecfans.com/www/delivery/myafr.php?target=_blank&cb=' + randomnumber + '&zoneid=' + posterid+'&prefer='+now_url; ga.width = width; ga.height = height; ga.frameBorder = 0; ga.scrolling = 'no'; var s = $(htmlid).append(ga); } } openX_ad(828, '#berry-300', 300, 250);