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在三线制变送器接口上实现HART通信的技术原理

作时间:2014-03-11  来源:  作者:
   

石油石化行业经常需要对可燃气体甲烷进行检测,使用的变送器都需HART通信功能。国内主流的HART变送器,多是两线制环路供电型系统,对整机工作电流要求小于3.5mA,工作电压24V时最大允许功耗为84mW。气体检测行业检测甲烷的方式之一是用催化燃烧传感器,其正常工作功耗达300mW,远超过了上述的最大允许功耗。本设计采用新型HART调制解调器AD5700配以三线制电流型DAC芯片AD5420,在三线制4~20mA智能差压变送器的接口上实现了HART通信功能,独立的信号线与地线可以使得系统工作电流从地线流回,这样HART信号就不会受到系统工作电流的影响,从而避免了功耗限制。

在三线制智能差压变送器接口上实现HART通信的技术原理

AD5420是用于三线制4~20mA的电流型DAC,功能框图如图1所示。

智能差压变送器中的AD5420的功能框图

图中虚线所示,控制4~20mA电流信号的VDAC和经过衰减后的电压型HART信号VHART,两者通过电阻RSET进入压流转换电路,分析可得:

QQ截图20140311082929.jpg
H A R T 调制解调器A D 5 7 0 0 输出的电压型HART信号约是500mVpp,当经过3.33倍衰减后为150mVpp,则由式(2)可知,刚好可以转换成1mApp的电流型HART信号;而VDAC转换为4~20mA的电流信号。
    RSET电阻构成压流转换器的一部分,其温度稳定性决定了输出电流在整个温度范围内的稳定性;AD5420集成了内部的RSET电阻,但由于AD5420芯片功耗较大,容易导致内部RSET电阻受温漂影响,所以一般使用精密低温漂的15kΩ作为外部的RSET电阻,以减小芯片内部温度影响,改善了智能差压变送器的整体性能。

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