การพัฒนาเครื่องส่งสัญญาณแรงดันฮาร์ตโดยใช้ชิปฮาร์ตในประเทศ HART1200M
โปรโตคอล ฮาร์ท มีบทบาทสำคัญในการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณเซ็นเซอร์ โดยสรุป การออกแบบเครื่องส่งสัญญาณอย่างง่ายมักจะส่งผ่านค่าแอนะล็อก ซึ่งมักเรียกว่าตัวแปรกระบวนการ (พีวี) ผ่านการวนรอบกระแส โดยทั่วไป พีวี นี้สัมพันธ์กับค่าเซ็นเซอร์ (ความชื้น อุณหภูมิ ค่า pH ความดัน) ที่แสดงด้วยสัญญาณอะนาล็อก 4 ถึง 20 มิลลิแอมป์ ค่าแอนะล็อกสามารถเดินทางเป็นกิโลเมตรของเส้นลวดเพื่อไปยังวงจรส่วนหน้าแบบแอนะล็อก ซึ่งจะบันทึกการตกคร่อมตัวต้านทานสับเปลี่ยนที่อาจเกิดขึ้นในขณะที่แปลค่าเซ็นเซอร์ที่ส่ง
นี่เป็นวิธีที่ดีถ้าคุณต้องการสื่อสารค่าผ่านการเดินสายที่ยาว แต่ถ้าคุณต้องการส่งหรือรับข้อมูลเพิ่มเติมผ่านสายสองเส้นเดียวกันล่ะ? โดยรวม ฮาร์ท ไว้ในการออกแบบตัวส่งสัญญาณ
โดยรวมถึงกโมเด็มฮาร์ทการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณของคุณสามารถสื่อสารรูทีนการสอบเทียบได้หลากหลาย ส่งข้อมูลการวินิจฉัย หรือสื่อสาร พีวี จากแพลตฟอร์มเซ็นเซอร์อื่นๆ การสื่อสารนี้สามารถทำได้ผ่านรูปคลื่น ฮาร์ท ความถี่ กะ การคีย์ (เอฟเอสเค) ซึ่งควบคู่กับสัญญาณกระแสแอนะล็อก .
ก่อนที่จะเจาะลึกรายละเอียดของการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณ ฮาร์ท แบบสองสาย ให้เข้าร่วมหลักสูตรเร่งรัด (หรือหลักสูตรทบทวนความรู้) เกี่ยวกับการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณแบบสองสายแบบง่ายๆ คุณทบทวนความจำเสร็จแล้วหรือยัง? น่าประหลาดใจที่คุณมาได้ครึ่งทางแล้ว
เริ่มจากวงจรที่แสดงในรูปที่ 1
วงจรนี้อาจดูน่ากลัวเล็กน้อย แต่ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวระหว่างวงจรนี้กับวงจรที่แสดงในบล็อกโพสต์ เรียบง่าย สอง-ลวด เครื่องส่ง ออกแบบ ก็คือการรวมโมเด็ม DAC8740H ฮาร์ท ไว้ด้วย กระแสไฟฟ้านิ่งต่ำของโมเด็ม DAC8740H ฮาร์ท คือ 180µA ซึ่งทำให้โมเด็มนี้เป็นตัวเลือกที่ยอดเยี่ยมสำหรับโซลูชันเซ็นเซอร์และเครื่องส่งสัญญาณพลังงานต่ำ กระแสเกนในลูป (1+R3/R4) จะถูกกำหนดโดยใช้วิธีการที่แสดงในขั้นตอนการชนกัน
มีเพียงสองการเชื่อมต่อระหว่างโมเด็มฮาร์ทและตัวส่งสัญญาณ ดังแสดงในรูปที่ 2 ขา DAC8740H MODOUT ของโมเด็ม ฮาร์ท เชื่อมต่อกับตัวส่งสัญญาณผ่านตัวเก็บประจุแบบคัปปลิ้ง เครื่องปรับอากาศ C1 ตัวเก็บประจุนี้พร้อมกับ R6 จะสร้างตัวกรองความถี่สูงผ่านที่จะลดทอนความถี่ที่ต่ำกว่าความถี่คัตออฟที่เลือกไว้ที่ 1/(2 x π x R6 x C1)
ในระหว่างการดำเนินการ สัญญาณ ฮาร์ท เอฟเอสเค จะถูกขับเคลื่อนโดย MODOUT และซ้อนทับกับค่าอะนาล็อกของกระแสลูปด้วยแอมพลิจูด เอฟเอสเค ที่ 1mApp ตัวต้านทาน R6 เปลี่ยนแปลงและตั้งค่าแอมพลิจูด เอฟเอสเค ซึ่งเชื่อมต่อเป็นอนุกรมจากโมเด็ม ฮาร์ท ไปยังเทอร์มินัลที่ไม่กลับด้านของ U3 โดยการซ้อนทับ สมการที่ 1 จะคำนวณส่วนประกอบ เครื่องปรับอากาศ ของลูปปัจจุบันเป็น:
สมการที่ 1:
ดังนั้น R6 = (วีฮาร์ต/IIOUT หน้า) (1 + R3/R4)
การแทนที่ค่าแผนผังของ R3, R4 และแรงดันพีคถึงพีคของ MODOUT จะแสดงค่าของ R6 เมื่อได้ค่า R6 แล้ว จะสามารถคำนวณ C1 ได้โดยการเลือกความถี่คัตออฟของฟิลเตอร์กรองความถี่สูงผ่าน ในเครื่องส่งสัญญาณภาคสนามขนาด 4mA ถึง 20mA แบบลูปที่มีความแม่นยำสูง พร้อมการออกแบบอ้างอิงโมเด็ม ฮาร์ท ซึ่งเป็นความถี่คัตออฟที่ 679Hz ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณรบกวนและความถี่ที่ต่ำกว่า 1200Hz และ 2200Hz จะถูกลดทอนลงอย่างมีประสิทธิภาพ โดยไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อช่วงความถี่ย่านความถี่ ฮาร์ท
พินรับสัญญาณ ฮาร์ท - พิน DAC8740H MOD_IN - เชื่อมต่อกับเครือข่ายบัสบัสเชิงบวกของวงจรเครื่องส่งสัญญาณผ่านตัวเก็บประจุคัปปลิ้ง เครื่องปรับอากาศ C2 และเข้าไปในตัวกรองแบนด์พาสภายใน
ขั้นตอนต่อไปคือการสร้างโซลูชันเซ็นเซอร์-เครื่องส่งสัญญาณอัจฉริยะโดยการเลือกอินเทอร์เฟซเซ็นเซอร์ เช่น ทีเอ็มพี116 ซึ่งให้ความแม่นยำที่ดีกว่าเครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทานคลาส (RTD) จากชิปตัวเดียว
