Desenvolvimento de transmissor de pressão Hart usando chip Hart doméstico HART1200M
O protocolo HART ocupa um lugar importante no projeto de transmissores de sensores. Resumindo, projetos simples de transmissores tradicionalmente passam um valor analógico, geralmente chamado de variável de processo (PV), através de um circuito de corrente. Este PV normalmente está associado a um valor do sensor (umidade, temperatura, pH, pressão) que é representado por um sinal analógico de 4 a 20 mA. O valor analógico pode percorrer quilômetros de fio para chegar ao circuito frontal analógico, que registra a queda de potencial no resistor shunt enquanto interpreta o valor do sensor transmitido.
Agora, isso é ótimo se você deseja comunicar um valor por meio de cabos longos. Mas e se você quiser enviar ou receber dados adicionais pelos mesmos dois fios? Incluindo o HART no projeto do transmissor.
Ao incluir umModem HART, o projeto do seu transmissor agora pode comunicar uma ampla gama de rotinas de calibração, enviar dados de diagnóstico ou comunicar PVs de outras plataformas de sensores. Essa comunicação pode ser realizada por meio da forma de onda HART de chaveamento de frequência (FSK), que é acoplada a um sinal de corrente analógico .
Antes de mergulhar nos detalhes do projeto do transmissor HART de dois fios, faça um curso intensivo (ou curso de atualização) sobre o projeto simples do transmissor de dois fios. Você já concluiu a atualização? Surpreendentemente você está na metade do caminho.
Vamos começar com o circuito mostrado na Figura 1.
Este circuito pode parecer um pouco assustador, mas a única diferença entre este circuito e aquele mostrado na postagem do blog Simple Two-Wire Transmitter Design é a inclusão do modem DAC8740H HART. A baixa corrente quiescente do modem DAC8740H HART é 180µA, o que torna este modem um excelente candidato para uma solução de sensor-transmissor de baixa potência. O ganho na corrente do loop (1+R3/R4) será determinado usando o método mostrado no procedimento de colisão.
Existem apenas duas conexões entre oModem HARTe o transmissor, conforme mostrado na Figura 2. O pino DAC8740H MODOUT do modem HART é conectado ao transmissor através de um capacitor de acoplamento AC, C1. Este capacitor, junto com R6, cria um filtro passa-alta que atenua frequências abaixo da frequência de corte selecionada de 1/(2 x π x R6 x C1).
Durante a operação, o sinal HART FSK é acionado por MODOUT e sobreposto ao valor analógico da corrente do loop com amplitude FSK de 1mApp. O resistor R6 altera e define a amplitude do FSK que é conectado em série do modem HART ao terminal não inversor do U3. Por superposição, a Equação 1 calcula o componente CA da malha de corrente como:
Equação 1:
Assim, R6 = (VHART/IIOUT pp) (1 + R3/R4).
Substituir os valores esquemáticos de R3, R4 e a tensão pico a pico de MODOUT revelará o valor de R6. Uma vez obtido o valor de R6, C1 pode ser calculado selecionando a frequência de corte do filtro passa-alta. Em um transmissor de campo de alta precisão, alimentado por loop, de 4mA a 20mA com um design de referência de modem HART, uma frequência de corte de 679Hz garante que ruídos e frequências abaixo de 1200Hz e 2200Hz sejam atenuados de forma eficiente sem afetar significativamente a faixa de frequência da banda HART.
O pino de recepção do sinal HART - o pino DAC8740H MOD_IN - é conectado à rede de alimentação do barramento positivo do circuito do transmissor por meio do capacitor de acoplamento CA C2 e ao filtro passa-banda interno.
A próxima etapa é criar uma solução sensor-transmissor inteligente escolhendo uma interface de sensor como o TMP116, que oferece melhor precisão do que um detector de temperatura de resistência (RTD) Classe A de um único chip.
