国産ハートチップHART1200Mを使用したハート圧トランスミッターの開発
ハート プロトコルは、センサー トランスミッターの設計において重要な位置を占めています。要約すると、単純なトランスミッタ設計は伝統的に、プロセス変数 (PV) と呼ばれることが多いアナログ値を電流ループを通じて渡します。この PV は通常、4 ～ 20 ミリアンペア のアナログ信号で表されるセンサー値 (湿度、温度、pH、圧力) に関連付けられています。アナログ値は、数キロメートルの電線を伝ってアナログ フロントエンド回路に到達し、送信されたセンサー値を解釈するときにシャント抵抗器の両端の電位降下を記録します。
これは、長い配線を通じて価値を伝達したい場合に最適です。しかし、同じ 2 本の回線を介して追加のデータを送受信したい場合はどうすればよいでしょうか?送信機の設計に ハート を組み込むことによって。
を含めることで、HARTモデムを使用すると、トランスミッタの設計で、幅広い校正ルーチンの通信、診断データの送信、または他のセンサー プラットフォームからの PV の通信を行うことができます。この通信は、アナログ電流信号に結合された ハート 周波数シフト キーイング (FSK) 波形を通じて実現できます。 。
2 線式 ハート トランスミッタ設計の詳細に入る前に、単純な 2 線式トランスミッタ設計に関する集中コース (または復習コース) を受講してください。もうリフレッシュを完了しましたか?驚くべきことに、あなたは半分まで到達しています。
図 1 に示す回路から始めましょう。
この回路は少し難しそうに見えるかもしれませんが、この回路と「単純 二-ワイヤー 送信機 デザイン」ブログ投稿で示されている回路の唯一の違いは、DAC8740H ハート モデムが含まれていることです。DAC8740H ハート モデムの低静止電流は 180µA です。そのため、このモデムは、低電力のセンサー送信機ソリューションの優れた候補になります。ループ電流のゲイン (1+R3/R4) は、衝突手順に示されている方法を使用して決定されます。
間の接続は 2 つだけですHARTモデムハート モデムの DAC8740H モダウト ピンは、交流 カップリング コンデンサ C1 を介してトランスミッタに接続されています。このコンデンサは R6 とともに、選択されたカットオフ周波数 1/(2 x π x R6 x C1) より下の周波数を減衰するハイパス フィルターを作成します。
動作中、ハート FSK 信号は モダウト によって駆動され、1mApp の FSK 振幅でループ電流のアナログ値に重畳されます。抵抗 R6 は、ハート モデムから U3 の非反転端子に直列に接続されている FSK 振幅を変更および設定します。式 1 を重ね合わせると、電流ループの 交流 成分が次のように計算されます。
式 1:
したがって、R6 = (ヴァート/IIOUT 1人あたり) (1 + R3/R4) となります。
R3、R4 の回路図値と モダウト のピークツーピーク電圧を代入すると、R6 の値がわかります。 R6 の値が得られたら、ハイパス フィルターのカットオフ周波数を選択することで C1 を計算できます。ハート モデムのリファレンス設計を備えた高精度、ループ電力の 4mA ～ 20mA フィールド トランスミッターでは、カットオフ周波数は679Hz では、ハート 帯域の周波数範囲に大きな影響を与えることなく、1200Hz および 2200Hz 未満のノイズと周波数が効率的に減衰されます。
ハート 信号受信ピン (DAC8740H MOD_IN ピン) は、交流 カップリング コンデンサ C2 を介してトランスミッタ回路の正のバス電源ネットワークに接続され、内部バンドパス フィルタに接続されます。
次のステップは、単一チップからのクラス a 測温抵抗体 (RTTD) よりも高い精度を提供する ＴＭＰ１１６ のようなセンサー インターフェイスを選択して、スマート センサー トランスミッター ソリューションを作成することです。
