تطوير جهاز إرسال ضغط هارت باستخدام شريحة هارت المحلية HART1200M
يحتل بروتوكول هارت مكانًا مهمًا في تصميم أجهزة إرسال المستشعرات. لتلخيص ذلك، تقوم تصميمات أجهزة الإرسال البسيطة تقليديًا بتمرير قيمة تناظرية، تسمى غالبًا متغير العملية (الكهروضوئية)، من خلال حلقة تيار. ترتبط هذه الطاقة الكهروضوئية عادةً بقيمة مستشعر (الرطوبة ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة والضغط) التي يتم تمثيلها بإشارة تناظرية من 4 إلى 20 مللي أمبير. يمكن أن تنتقل القيمة التناظرية عبر كيلومترات من الأسلاك للوصول إلى الدائرة الأمامية التناظرية، والتي تسجل الانخفاض المحتمل عبر مقاومة التحويل أثناء تفسيرها لقيمة المستشعر المرسل.
يعد هذا أمرًا رائعًا إذا كنت تريد إيصال قيمة من خلال أسلاك طويلة. ولكن ماذا لو كنت تريد إرسال أو استقبال بيانات إضافية عبر نفس السلكين؟ من خلال تضمين هارت في تصميم جهاز الإرسال.
من خلال ضم أمودم هارت، يمكن الآن لتصميم جهاز الإرسال الخاص بك توصيل مجموعة واسعة من إجراءات المعايرة، أو إرسال البيانات التشخيصية، أو توصيل الخلايا الكهروضوئية من منصات الاستشعار الأخرى. ويمكن تحقيق هذا الاتصال من خلال شكل موجة مفتاح تحويل التردد هارت (FSK)، الذي يقترن بإشارة تيار تناظرية .
قبل الغوص في تفاصيل تصميم جهاز إرسال هارت ثنائي السلك، خذ دورة تدريبية مكثفة (أو دورة تنشيطية) حول تصميم جهاز إرسال بسيط ثنائي السلك. هل أكملت تجديد المعلومات حتى الآن؟ من المثير للدهشة أنك في منتصف الطريق هناك.
لنبدأ بالدائرة الموضحة في الشكل 1.
قد تبدو هذه الدائرة شاقة بعض الشيء، لكن الفرق الوحيد بين هذه الدائرة وتلك الموضحة في منشور مدونة بسيط اثنين-الأسلاك الارسال تصميم هو تضمين مودم DAC8740H هارت. التيار الهادئ المنخفض لمودم DAC8740H هارت هو 180 ميكرو أمبير، مما يجعل هذا المودم مرشحًا ممتازًا لحل جهاز إرسال مستشعر منخفض الطاقة. سيتم تحديد الكسب في تيار الحلقة (1+R3/R4) باستخدام الطريقة الموضحة في إجراء التصادم.
لا يوجد سوى اتصالين بينمودم هارتوجهاز الإرسال، كما هو موضح في الشكل 2. يتم توصيل دبوس DAC8740H مودوت الخاص بمودم هارت بجهاز الإرسال من خلال مكثف اقتران التيار المتردد، C1. يقوم هذا المكثف، إلى جانب R6، بإنشاء مرشح تمرير عالي يخفف الترددات الموجودة أسفل تردد القطع المحدد وهو 1/(2 x π x R6 x C1).
أثناء التشغيل، يتم تشغيل إشارة هارت FSK بواسطة مودوت ويتم تثبيتها على القيمة التناظرية لتيار الحلقة بسعة FSK تبلغ 1mApp. يقوم المقاوم R6 بتغيير وضبط سعة FSK المتصلة على التوالي من مودم هارت إلى الطرف غير المقلوب لـ U3. بواسطة التراكب، تحسب المعادلة 1 مكون التيار المتردد للحلقة الحالية على النحو التالي:
المعادلة 1:
وهكذا، R6 = (فهارت/IIOUT ص) (1 + R3/R4).
استبدال القيم التخطيطية لـ R3 و R4 والجهد من الذروة إلى الذروة لـ مودوت سوف يكشف عن قيمة R6. بمجرد الحصول على قيمة R6، يمكن حساب C1 عن طريق تحديد تردد القطع لمرشح التمرير العالي. يضمن 679 هرتز تخفيف الضوضاء والترددات التي تقل عن 1200 هرتز و2200 هرتز بكفاءة دون التأثير بشكل كبير على نطاق تردد نطاق هارت.
يتم توصيل دبوس استقبال إشارة هارت - دبوس DAC8740H MOD_IN - بشبكة طاقة الناقل الموجب لدائرة الإرسال عبر مكثف اقتران التيار المتردد C2 وفي مرشح تمرير النطاق الداخلي.
والخطوة التالية هي إنشاء حل ذكي لجهاز إرسال واستقبال عن طريق اختيار واجهة استشعار مثل TMP116، والتي توفر دقة أفضل من كاشف درجة الحرارة المقاومة من الفئة أ (الحق في التنمية) من شريحة واحدة.
