Développement d'un transmetteur de pression Hart utilisant la puce Hart domestique HART1200M
Le protocole HART occupe une place importante dans la conception des transmetteurs de capteurs. Pour résumer, les conceptions de transmetteurs simples transmettent traditionnellement une valeur analogique, souvent appelée variable de procédé (PV), à travers une boucle de courant. Ce PV est généralement associé à une valeur de capteur (humidité, température, pH, pression) qui est représentée par un signal analogique de 4 à 20 mA. La valeur analogique peut parcourir des kilomètres de fil pour atteindre le circuit frontal analogique, qui enregistre la chute de potentiel aux bornes de la résistance shunt tout en interprétant la valeur transmise du capteur.
C’est idéal si vous souhaitez communiquer une valeur via un long câblage. Mais que se passe-t-il si vous souhaitez envoyer ou recevoir des données supplémentaires sur les deux mêmes fils ? En incluant HART dans la conception du transmetteur.
En incluant unModem HART, la conception de votre transmetteur peut désormais communiquer une large gamme de routines d'étalonnage, envoyer des données de diagnostic ou communiquer des PV à partir d'autres plates-formes de capteurs. Cette communication peut être réalisée via la forme d'onde HART Frequency Shift Keying (FSK), qui est couplée à un signal de courant analogique. .
Avant de plonger dans les détails de la conception des transmetteurs HART à deux fils, suivez un cours intensif (ou un cours de remise à niveau) sur la conception simple des transmetteurs à deux fils. Avez-vous déjà terminé le recyclage ? Étonnamment, vous êtes à mi-chemin.
Commençons par le circuit illustré à la figure 1.
Ce circuit peut paraître un peu intimidant, mais la seule différence entre ce circuit et celui présenté dans le billet de blog Simple Two-Wire Transmetteur Design est l'inclusion du modem HART DAC8740H. Le faible courant de repos du modem HART DAC8740H est de 180 µA, ce qui fait de ce modem un excellent candidat pour une solution capteur-émetteur basse consommation. Le gain en courant de boucle (1+R3/R4) sera déterminé à l'aide de la méthode présentée dans la procédure de collision.
Il n'y a que deux connexions entre leModem HARTet l'émetteur, comme le montre la figure 2. La broche DAC8740H MODOUT du modem HART est connectée à l'émetteur via un condensateur de couplage CA, C1. Ce condensateur, avec R6, crée un filtre passe-haut qui atténue les fréquences inférieures à la fréquence de coupure sélectionnée de 1/(2 x π x R6 x C1).
Pendant le fonctionnement, le signal HART FSK est piloté par MODOUT et superposé à la valeur analogique du courant de boucle avec une amplitude FSK de 1 mApp. La résistance R6 modifie et définit l'amplitude FSK qui est connectée en série du modem HART à la borne non inverseuse de U3. Par superposition, l'équation 1 calcule la composante alternative de la boucle de courant comme suit :
Équation 1 :
Ainsi, R6 = (VHART/IIOUT pp) (1 + R3/R4).
La substitution des valeurs schématiques de R3, R4 et de la tension crête à crête de MODOUT révélera la valeur de R6. Une fois la valeur de R6 obtenue, C1 peut être calculé en sélectionnant la fréquence de coupure du filtre passe-haut. Dans un émetteur de terrain de 4 mA à 20 mA de haute précision, alimenté par boucle, avec une conception de référence de modem HART, une fréquence de coupure de 679 Hz garantit que le bruit et les fréquences inférieures à 1 200 Hz et 2 200 Hz sont efficacement atténués sans affecter de manière significative la plage de fréquences de la bande HART.
La broche de réception du signal HART - la broche MOD_IN du DAC8740H - est connectée au réseau d'alimentation du bus positif des circuits de l'émetteur via le condensateur de couplage CA C2 et au filtre passe-bande interne.
L'étape suivante consiste à créer une solution capteur-transmetteur intelligente en choisissant une interface de capteur telle que le TMP116, qui offre une meilleure précision qu'un détecteur de température à résistance (RTD) de classe A à partir d'une seule puce.
