Desarrollo de transmisor de presión Hart utilizando chip Hart doméstico HART1200M
El protocolo HART ocupa un lugar importante en el diseño de transmisores de sensores. En resumen, los diseños de transmisores simples tradicionalmente pasan un valor analógico, a menudo llamado variable de proceso (PV), a través de un bucle de corriente. Este PV normalmente está asociado con un valor de sensor (humedad, temperatura, pH, presión) que está representado por una señal analógica de 4 a 20 mA. El valor analógico puede viajar a lo largo de kilómetros de cable para llegar al circuito analógico frontal, que registra la caída de potencial a través de la resistencia de derivación mientras interpreta el valor del sensor transmitido.
Ahora, esto es genial si desea comunicar un valor a través de un cableado largo. Pero, ¿qué sucede si desea enviar o recibir datos adicionales a través de los mismos dos cables? Incluyendo HART en el diseño del transmisor.
Al incluir unMódem HART, el diseño de su transmisor ahora puede comunicar una amplia gama de rutinas de calibración, enviar datos de diagnóstico o comunicar PV desde otras plataformas de sensores. Esta comunicación se puede lograr a través de la forma de onda de manipulación por desplazamiento de frecuencia (FSK) HART, que está acoplada a una señal de corriente analógica. .
Antes de profundizar en los detalles del diseño de transmisores HART de dos cables, realice un curso intensivo (o un curso de actualización) sobre el diseño simple de transmisores de dos cables. ¿Ya has completado el repaso? Sorprendentemente estás a mitad de camino.
Comencemos con el circuito que se muestra en la Figura 1.
Este circuito puede parecer un poco desalentador, pero la única diferencia entre este circuito y el que se muestra en la publicación del blog Diseño simple de transmisor de dos cables es la inclusión del módem HART DAC8740H. La corriente de reposo baja del módem HART DAC8740H es de 180 µA. lo que convierte a este módem en un excelente candidato para una solución de sensor-transmisor de baja potencia. La ganancia en la corriente del bucle (1+R3/R4) se determinará utilizando el método que se muestra en el procedimiento de colisión.
Sólo hay dos conexiones entre elMódem HARTy el transmisor, como se muestra en la Figura 2. El pin MODOUT DAC8740H del módem HART está conectado al transmisor a través de un capacitor de acoplamiento de CA, C1. Este condensador, junto con R6, crea un filtro de paso alto que atenúa las frecuencias por debajo de la frecuencia de corte seleccionada de 1/(2 x π x R6 x C1).
Durante el funcionamiento, la señal HART FSK es impulsada por MODOUT y se superpone al valor analógico de la corriente del bucle con una amplitud FSK de 1 mApp. La resistencia R6 cambia y establece la amplitud FSK que está conectada en serie desde el módem HART al terminal no inversor de U3. Por superposición, la Ecuación 1 calcula el componente de CA del bucle de corriente como:
Ecuación 1:
Por lo tanto, R6 = (VHART/IIOUT pp) (1 + R3/R4).
La sustitución de los valores esquemáticos de R3, R4 y el voltaje pico a pico de MODOUT revelará el valor de R6. Una vez que se obtiene el valor de R6, C1 se puede calcular seleccionando la frecuencia de corte del filtro de paso alto. En un transmisor de campo de 4 mA a 20 mA, alimentado por bucle y de alta precisión con un diseño de referencia de módem HART, una frecuencia de corte de 679 Hz garantiza que el ruido y las frecuencias inferiores a 1200 Hz y 2200 Hz se atenúen de manera eficiente sin afectar significativamente el rango de frecuencia de la banda HART.
El pin de recepción de señal HART (el pin DAC8740H MOD_IN) está conectado a la red de alimentación del bus positivo del circuito del transmisor a través del condensador de acoplamiento de CA C2 y al filtro de paso de banda interno.
El siguiente paso es crear una solución de sensor-transmisor inteligente eligiendo una interfaz de sensor como el TMP116, que ofrece una mayor precisión que un detector de temperatura de resistencia (RTD) Clase A de un solo chip.
