Аналіз ланцугоў сувязі 4-20 мА і HART
HART-сувязь заснаваны на стандарце Bell 202, выкарыстоўвае частотную маніпуляцыю (FSK) і перадае інфармацыю са хуткасцю 1200 біт/с.
Частоты сігналаў, якія прадстаўляюць лагічны 0 і лагічны 1, з'яўляюцца сінусоіднымі хвалямі току з амплітудай ±0,5 мА пры 2200 Гц і 1200 Гц адпаведна.
Паколькі сярэдняе значэнне сінусоіднага сігналу току складае 0 мА, нават калі сігнал току HART накладаецца на аналагавы вымяральны сігнал ад 4 да 20 мА, ён не стварае ніякіх перашкод для Сігнал 4-20 мАГэта дазваляе перадаваць як аналагавыя значэнні току, так і лічбавыя дадзеныя з дапамогай HART.
Сувязь HART падобная да спосабу перадачы дадзеных прыладамі сувязі па электрасетках. ХАРТ таксама з'яўляецца распаўсюджаным метадам сувязі на прамысловых аб'ектах. (Недахопам з'яўляецца надзвычай нізкая хуткасць сувязі, 1200 біт/с)
Пачнем з прынцыповай блок-схемы TI і падзялімся з вамі HART-сувяззю. Паколькі HART — гэта кампанент пераменнага току, які накладаецца на 4-20 мА (HART-сувязь — гэта сінусоідны ток ±0,5 мА), спачатку трэба ўвесці схему 4–20 мА. Спачатку давайце выдалім пераменны кампанент... ХАРТ і паглядзіце на агульны кірунак току ў частцы пастаяннага току. Асноўны шлях выглядае наступным чынам:
З-за ўстанаўлення адмоўнай зваротнай сувязі аперацыйны ўзмацняльнік дэманструе віртуальнае кароткае замыканне, таму напружанне на неінвертуючым уваходным вывадзе роўнае напружанню на інвертуючым уваходным вывадзе. Паколькі інвертуючы ўваходны вывад падлучаны да GND, мае месца наступнае ўраўненне: Vp=Vn=0VI2=VREF/R2I1=VDAC/R1. З-за віртуальнага адключэння аперацыйнага ўзмацняльніка ток праз неінвертуючы і інвертуючы ўваходныя вывады практычна не працякае, таму мае месца наступнае ўраўненне:
Паколькі напружанне на верхніх канцах R3 і R4 роўнае 0 В (інвертуючы і неінвертуючы ўваходы практычна замкнёныя, абодва знаходзяцца на ўзроўні 0 В), падзенне напружання на R3 і R4 аднолькавае. Такім чынам:
Тады ток контуру роўны суме I3 і I4, такім чынам:
Напружанне на контуры роўнае, таму важна звярнуць увагу на спажываную магутнасць транзістара. Неабходна выбраць транзістар з адпаведным корпусам і забяспечыць належны цеплаадвод
Далей давайце прааналізуем камунікацыйную частку HART-сувязь, які таксама з'яўляецца секцыяй сувязі HART. Сувязь HART падзелена на часткі TX і RX. Вы можаце звярнуць увагу на наступную дыяграму. C1 і R6 у перадаючай частцы ўтвараюць фільтр высокіх частот (уваходная клема інвертуючага аперацыйнага ўзмацняльніка - гэта віртуальная зямля) з частатой зрэзу 1/(2*PI*R6*C1):
Паколькі ўсталяваны фільтр высокіх частот не аслабляе частоты 1200 Гц і 2200 Гц, якія пасылаюцца ХАРТ, мы маем I5=Vhart/R6 (неабходна пераканацца, што міжпікавае значэнне току Ihart складае каля 1 мА). Такім чынам, ток HART у частцы пераменнага току шлейфа роўны
Паколькі міжпікавы ток ХАРТ з'яўляецца фіксаваным значэннем прыблізна 1 мА, супраціўленне R6 можна вызначыць на аснове выхаднога напружання Vhart з дапамогай HART-сувязь мікрасхему і значэнні супраціўлення рэзістараў R3 і R4 у контуры.
Што тычыцца прыёмнай часткі HART, для фільтрацыі можа выкарыстоўвацца паласавы фільтр (забяспечваючы, каб 1200 Гц і 2200 Гц знаходзіліся ў паласе прапускання), каб паменшыць перашкоды ад навакольнага асяроддзя, а затым выконваецца дэмадуляцыя для камунікацыйнага чыпа HART:
