توسعه فرستنده فشار هارت با استفاده از تراشه هارت داخلی HART1200M
پروتکل هارت جایگاه مهمی در طراحی فرستنده های حسگر دارد. به طور خلاصه، طرح های فرستنده ساده به طور سنتی یک مقدار آنالوگ را که اغلب متغیر فرآیند (PV) نامیده می شود، از یک حلقه جریان عبور می دهند. این PV معمولاً با یک مقدار سنسور (رطوبت، دما، pH، فشار) همراه است که با یک سیگنال آنالوگ 4 تا 20 میلی آمپر نشان داده می شود. مقدار آنالوگ می تواند در طول کیلومترها سیم حرکت کند تا به مدار جلویی آنالوگ برسد، که افت پتانسیل را در مقاومت شنت هنگام تفسیر مقدار سنسور ارسالی ثبت می کند.
اکنون، اگر می خواهید یک مقدار را از طریق سیم کشی طولانی ارتباط برقرار کنید، عالی است. اما اگر بخواهید اطلاعات اضافی را از طریق همان دو سیم ارسال یا دریافت کنید، چه؟ با گنجاندن هارت در طراحی فرستنده.
با گنجاندن الفمودم هارت، طراحی فرستنده شما اکنون می تواند با طیف گسترده ای از روال های کالیبراسیون ارتباط برقرار کند، داده های تشخیصی ارسال کند، یا PV ها را از دیگر سیستم عامل های حسگر ارتباط برقرار کند. .
قبل از غواصی در جزئیات طراحی فرستنده دو سیمه هارت، یک دوره تصادف (یا دوره تکمیلی) در طراحی فرستنده ساده دو سیمه را بگذرانید. آیا هنوز رفرش را کامل کرده اید؟ شگفت انگیز است که شما در نیمه راه هستید.
بیایید با مدار نشان داده شده در شکل 1 شروع کنیم.
این مدار ممکن است کمی دلهره آور به نظر برسد، اما تنها تفاوت بین این مدار و مداری که در پست وبلاگ طراحی فرستنده دو سیم ساده نشان داده شده است، گنجاندن مودم هارت DAC8740H است. جریان ساکن پایین مودم DAC8740H هارت 180μA است. که این مودم را به یک نامزد عالی برای راه حل سنسور فرستنده کم مصرف تبدیل می کند. بهره در جریان حلقه (1+R3/R4) با استفاده از روش نشان داده شده در روش برخورد تعیین خواهد شد.
فقط دو ارتباط بینمودم هارتو فرستنده، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. پین DAC8740H MODOUT مودم هارت از طریق یک خازن کوپلینگ AC، C1، به فرستنده متصل می شود. این خازن، همراه با R6، یک فیلتر بالاگذر ایجاد می کند که فرکانس های زیر فرکانس قطع انتخابی 1/(2 x π x R6 x C1) را کاهش می دهد.
در حین کار، سیگنال هارت FSK توسط MODOUT هدایت می شود و روی مقدار آنالوگ جریان حلقه با دامنه FSK 1 mApp قرار می گیرد. مقاومت R6 دامنه FSK را تغییر داده و تنظیم می کند که به صورت سری از مودم هارت به ترمینال غیر معکوس U3 متصل می شود. با برهم نهی، معادله 1 مولفه AC حلقه جریان را به صورت زیر محاسبه می کند:
معادله 1:
بنابراین، R6 = (VHART/IOUT pp) (1 + R3/R4).
جایگزینی مقادیر شماتیک R3، R4 و ولتاژ پیک به پیک MODOUT، مقدار R6 را آشکار می کند. هنگامی که مقدار R6 به دست آمد، C1 را می توان با انتخاب فرکانس قطع فیلتر بالا گذر محاسبه کرد. در فرستنده میدانی با دقت بالا، با قدرت حلقه، 4 میلی آمپر تا 20 میلی آمپر با طراحی مرجع مودم هارت، فرکانس قطع 679 هرتز تضمین می‌کند که نویز و فرکانس‌های زیر 1200 هرتز و 2200 هرتز به طور مؤثری کاهش می‌یابد بدون اینکه تأثیر قابل‌توجهی بر محدوده فرکانس باند هارت داشته باشد.
پین دریافت سیگنال هارت - پایه DAC8740H MOD_IN - از طریق خازن جفت AC C2 به شبکه برق گذرگاه مثبت مدار فرستنده و به فیلتر باند گذر داخلی متصل می شود.
گام بعدی ایجاد یک راه حل سنسور-فرستنده هوشمند با انتخاب یک رابط حسگر مانند TMP116 است که دقت بهتری نسبت به آشکارساز درجه حرارت مقاومتی کلاس a (RTD) از یک تراشه واحد ارائه می دهد.
