HK模块在两线制及HART隔离传输中的应用

最新更新时间:2014-03-09来源: 21IC关键字:HK模块  HART  隔离传输 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

一、信号传输中的接地回路问题及地电势差异

仪表电路中可能导致出现接地回路的原因很多。当信号传输和接收装置连接到不同的接地点或不同的电源时,都会出现对地回路,这在长距离电缆传输时很常见。它们也可能是由于设备的金属外壳与地面发生了物理接触而产生的。接地回路导致了一个不被人注意的电气回路,从而产生了一个误差源。

由于无法在信号的接收端通过简单的观测来测定信号的精度,因此不同接地电位产生的对地环流将为信号回路引入无法检测的误差。

在没有做信号隔离的两线制信号传输中,存在着这些接地回路导致的信号误差问题。

在某些情况下,雷电、浪涌等信号会随着长线加载在信号线上,损坏端口上的调制或检测器件。

在另外一种情况下,两个器件的端口参考的地电势不同,可能会造成端口电压的超标,从而损坏器件端口。

二、非隔离的两线制信号传输方式

图一

图一的电路中,传感器的信号经过ADC转换成数字信号,再经MCU发送给电流环DAC及HART调制器,形成4-20mA的信号输出,电流环DAC从PLC输出的4-20mA总线上取电,经内置的电压调节器输出3.3V及2.5V,给MCU及HART调制器提供少量的电源。

图一的这种传输方式,两线制仪表与远端的PLC的接地电势存在电势差,从而引入共模干扰,这种干扰会引起4-20mA信号的传输误差,也会影响HART总线的正常通讯;如果共模干扰过大(超过了内部器件的共模电压允许范围),甚至造成两线制仪表内部的器件损坏。

三、隔离两线制信号传输方式

图二

基于上述因地电势不同而存在的隐患,可以用数字隔离的方式将MCU与电流环DAC及HART调制器进行隔离,电流环DAC及HART调制器属浮地形式,使得两线制仪表与PLC系统两个地电势之间形成高阻抗,降低地线之间的回路电流,形成两个设备间的电气隔离,从而降低了4-20mA信号的传输误差,同时消除了共模干扰的隐患。

因为两线制仪表没有额外的供电端口,其供电都是通过4-20mA环路取电,采用这种隔离方式后,HART调制器的2.5V电源仍然从电流环DAC上内置的电压调节器获得,而MCU系统的3.3V供电就成了一个难题。一种较好的解决方案是,在4-20mA电路中如图二所示串接一个稳压二极管,再用广州金升阳科技有限公司的HK模块,隔离输出3.3V,给MCU系统供电。

这样,利用金升阳的HK模块及数字隔离电路,即可实现两线制仪表与PLC系统的电气隔离,避免了因地电势影响造成的系统测量误差及设备损毁,进一步提升了系统的可靠性。

可选择的金升阳HK模块型号如下表:

在电路设计中,要充分考虑MCU系统的低功耗设计。尽量选用低功耗MCU,在满足采样速率的前提下,尽量降低MCU的工作频率,这样可以大大降低MCU的功耗,一般情况下,两线制仪表中的MCU只需3.3V 1mA功率即可。

一般情况下,HK模块输入端并接的二极管稳压值越高,HK能够提供的输出功率越大。为最大限度地延长两线制信号的传输距离,在满足MCU所需功耗的前提下,尽量选择稳压值低一些的稳压二极管,作为HK模块的输入电压。对于列表中没有的输入电压,可以向广州金升阳科技有限公司订制。

四、总结

采用广州金升阳科技有限公司的HK模块,可以实现两线制信号的隔离传输,消除地电势差异对系统测试造成的误差及共模信号对端口器件可能造成的影响,为工控现场的信号传输方式提供了一种新的更好的选择。

当然,对于非隔离应用的场合,如MCU需要稍高的工作频率,而电流环DAC芯片无法提供足够能量时,也可以考虑采用类似图二的取电电路来提供额外的能量,本文不再赘述。

广州金升阳科技有限公司的HK在线取电模块,在2012年的专利电路基础上作了进一步创新,提高了HK模块的电源转换效率,相信可以满足两线制仪表的更高的电源需求。

关键字:HK模块  HART  隔离传输 编辑:探路者 引用地址:HK模块在两线制及HART隔离传输中的应用

上一篇:基于FAN7711的电子镇流器原理与设计
下一篇:ISL8225M:双15A单30A电流输出稳压器方案

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:36

HART协议在智能电磁流量计中的设计应用
1.引言   HART,即Highway Addressable Remote Transducer,是可寻址远程传感器高速公路的简称,最早由美国 Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持,其特点是在不干扰4~20mA模拟信号的同时允许双向数字通讯。 符合HART协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示,还可以通过上位计进行远程设定,改变流量计的零点、量程,以及完成自诊断等功能,在很大程度上方便了流量计的使用和维护,因而具有较强的市场竞争力。 本文讨论基于HART协议智能电磁流量计具体实现的技术问题,一是要解决硬件电路的设计问题,二是要讨论实现HART协议命令集编程及上位机软件的实现
[工业控制]
<font color='red'>HART</font>协议在智能电磁流量计中的设计应用
基于HART协议的高精度温度控制器设计
  1 引言   随着控制技术、计算机技术、通信技术的飞速发展以及CIMS(计算机集成制造系统) 的发展需要,促使以现场总线网络为总体标志的现场总线的技术产生,并且迅速发展,推动 着控制系统结构及自动化仪表迈进到现场总线控制系统和总线化仪表的一代。本文将微处理 技术和HART 协议通信技术引入温度控制器中,实现了高精度、多功能的可编程两线制 HART 协议的高精度温度控制器。   2 温度控制器的硬件原理概述   基于HART 协议的高精度温度控制器的电路原理框图,如图1。连接HART 协议温度 控制器的两条线既是电源线又是4~20mA 输出(控制)信号线和HART 信号线,对HART 协议温度控制器供电的电流被
[工业控制]
HART通信协议在现场仪表远程通信中的实现
   1 HART协议简介   HART(Highway Addressable Remote Transducer),可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,是美国Rosemen公司于1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。   HART装置提供具有相对低的带宽,适度响应时间的通信,经过10多年的发展,HART技术在国外已经十分成熟,并已成为全球智能仪表的工业标准。   HART协议采用基于Bell202标准的FSK频移键控信号,在低频的 4~20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯,数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0,不影响传送给控
[单片机]
<font color='red'>HART</font>通信协议在现场仪表远程通信中的实现
HART协议在智能电磁流量计中的设计应用
1.引言   HART,即Highway Addressable Remote Transducer,是可寻址远程传感器高速公路的简称,最早由美国 Rosemount公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持,其特点是在不干扰4~20mA模拟信号的同时允许双向数字通讯。 符合HART协议的智能电磁流量计不仅可以实现各种流量的检测和就地显示,还可以通过上位计进行远程设定,改变流量计的零点、量程,以及完成自诊断等功能,在很大程度上方便了流量计的使用和维护,因而具有较强的市场竞争力。 本文讨论基于HART协议智能电磁流量计具体实现的技术问题,一是要解决硬件电路的设计问题,二是要讨论实现HART协议命令集编程及上位机软件的实现
[工业控制]
支持HART协议的两线制回路供电信号调理模块
产品特点: ● 输出回路供电 ● 支持HART协议通信 ● 高精度等级(0.1% F.S.) ● 高隔离(输入、输出两端2KVAC/1mA) ● 小体积:SIP9封装(26*9.5*12.5mm) ● 低温漂:50PPM/℃ ● 工作温度范围:-40℃~85℃ ● 高ESD防护等级(裸机 ±4KV) 金升阳推出一款支持HART通信协议的两线制回路供电信号调理 模块 :TS107HL-F-2.5。 该模块在解决电流信号隔离对供电电源依赖的同时,可以精准地完成4~20mA标准信号的隔离传送,可以跟各种仪表的模拟量输入端口实现完美匹配。除此之外,TS107HL-F-2.5通过将HART信号耦合到模拟信号中,帮助用户实现控制室设备与
[电源管理]
支持<font color='red'>HART</font>协议的两线制回路供电信号调理<font color='red'>模块</font>
现场总线的类型——HART(可寻址远程传感器数据通路)
可寻址远程传感器数据通路HART是美国Rosemount研制,HART协议参照ISO/OSI模型的第1、2、7层,即物理层、数据链路层和应用层,主要有如下特征: 1、物理层:     采用基于Bell202通信标准的FSK技术,即在4~20mADC模拟信号上叠加FSK数字信号,逻辑1为1200Hz,逻辑0为2200Hz,波特率为1200bps,调制信号为 0.5mA或0.25V#-(250 负载)。用屏蔽双绞线单台距离3000m,而多台设备互连距离1500m。 2、数据链路层:     数据帧长度不固定,最长25个字节。寻址范围0~15,当地址为0时,则处于4~20mADC与全数字通信兼容状态;当地址为1~15时,则
[嵌入式]
通过隔离传输电路的电阻值监控
摘要:该电路监视在嘈杂的 电阻值 或其他恶劣环境。在整个隔离变压器二次绕组连接,未知电阻反映到主那里形成了一个一个2.2kΩ的电阻分压器。该分频器产生缩减幅度时钟信号,电容耦合,整流和滤波以产生一个直流输出电压相对应的监测能力。   在图1的电路可以监控在嘈杂的阻力或其他恶劣环境。隔离和良好的共模抑制比(CMRR)提供的变压器(T1)。   图1。该电路监视一电隔离电阻值。   在二次绕组电阻是反映到小学,在那里形成了一个电阻R1上的电压分压器。该分频器产生缩减幅度时钟信号是通过C2的耦合,由D1和D2整顿,由C3和R2过滤。在对四电压监测器(IC1的,MAX6338)的输入的结果,是一个直流电压,电阻与
[电源管理]
通过<font color='red'>隔离</font>层<font color='red'>传输</font>电路的电阻值监控
A5191HRT型HART调制解调器的原理与应用
摘 要:首先介绍A5191HRT型HART调制解调器的原理。A5191HRT内部集成了符合Bell202标准的较完整的调制解调电路,与微处理器接口方便,便于构建智能现场仪表的HART协议通信模块电路。最后给出某智能现场仪表基于A5191HRT和AD421型电流环数,模转换器的HART协议通信模块设计。 关键词:HART协议;串行通信;频移键控;调制解调器 1 引言 20世纪70年代中期,工业控制仪表发展为统一的二线制4 mA"20 mA电流环标准模拟信号体制。80年代后,数字技术的发展使大量智能控制仪表采用了微控制器(MCU),仪表与控制设备之间传输的信息量增加,迫切需要一种全数字双向通信规范。美国Rose—mount公司制定
[网络通信]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved