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[導(dǎo)讀]從HART協(xié)議智能變磅器的功能和協(xié)議要求出發(fā),在詳細(xì)討論、分析HART協(xié)議智能變送器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)完整的HART協(xié)議智能壓力/差壓變送器的實(shí)用電路。

 摘要:HART協(xié)議智能變磅器的功能和協(xié)議要求出發(fā),在詳細(xì)討論、分析HART協(xié)議智能變送器的設(shè)計(jì)重點(diǎn)、難點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)完整的HART協(xié)議智能壓力/差壓變送器的實(shí)用電路。它可以實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議智能變送器的基本功能。

    關(guān)鍵詞:HART協(xié)議 智能變送器 現(xiàn)場(chǎng)總線 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信

概述

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是當(dāng)前自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的熱點(diǎn)之一。從現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)形成來(lái)看,它是控制、計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果;而智能儀表則為現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。自1983年Honeywell推出智能儀表--Smar變送器之后,世界各廠家都相繼推出各有特色的智能儀表。為解決開(kāi)放性資源的共享問(wèn)題,從用戶到廠商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的形成。目前,幾種有影響的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)有:基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART,除HART外,均為全數(shù)字化現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。

全數(shù)字化意味著將取消傳統(tǒng)的模擬信號(hào)的傳送方式,而要求每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都具有智能及數(shù)字通信能力,使得操作人員或其他設(shè)備(傳感器、執(zhí)行器等)向現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送指令(如設(shè)定值、量程、報(bào)警值等),同時(shí)也能實(shí)時(shí)地得到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各方面的情況(如測(cè)量值、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行情況及設(shè)備校準(zhǔn)、自診斷情況、報(bào)警信息、故障數(shù)據(jù)等)。此外,原來(lái)由主控制器完成的控制運(yùn)算也分散到了各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備上,大大提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性?,F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)關(guān)鍵之處在于系統(tǒng)的開(kāi)放性,強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從,打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)廠家各自獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)的局面,保證了來(lái)自不同廠家的產(chǎn)品可以集成到同一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中,并且可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)與其他系統(tǒng)共享資源。

目前,一方面現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)正處在完善和發(fā)展階段,另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的基于4~20mA的模擬設(shè)備還在廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制信各個(gè)領(lǐng)域。因此,馬上全數(shù)字化是不現(xiàn)實(shí)的。為滿足從模擬到全數(shù)字的過(guò)渡,HART協(xié)議應(yīng)運(yùn)而生。HART采用頻移鍵控(FSK)技術(shù)。它基于Bell202通信標(biāo)準(zhǔn),在4~20mA模擬信號(hào)上疊加不同的頻率信號(hào)(2200Hz表示"0",1200Hz表示"1")來(lái)傳送數(shù)字信號(hào)(見(jiàn)圖3)。HART協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸速率為1200bps(位/秒)。HART現(xiàn)場(chǎng)總線(簡(jiǎn)稱HF)系統(tǒng)采用主從工作方式:主機(jī)為1臺(tái)IBM-PC機(jī);從機(jī)為1臺(tái)或多臺(tái)遵守HART協(xié)議的HF智能變送器。當(dāng)從機(jī)只有1臺(tái)HF智能變送器,即智能變送器工作在點(diǎn)-點(diǎn)方式下時(shí),可繼續(xù)使用傳統(tǒng)的4~20mA信號(hào)進(jìn)行模擬傳輸,而測(cè)量、調(diào)整和測(cè)試數(shù)據(jù)用數(shù)字方式傳輸;當(dāng)從機(jī)為多臺(tái)HF智能變送器時(shí),即智能變送器工作在多站方式下時(shí),4~20mA信號(hào)作廢,每臺(tái)變送器工作電流為4mA左右。所有測(cè)量,調(diào)整和測(cè)試數(shù)據(jù)均用數(shù)字方式傳輸。由于每臺(tái)HF變送器有惟一的編號(hào),所以主機(jī)能對(duì)每一臺(tái)變送器進(jìn)行操作。HART提供設(shè)備描述語(yǔ)言(DDL),以確保互操作性。應(yīng)該指出,HART被認(rèn)為是事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn),但它本身并不算現(xiàn)場(chǎng)總線(模擬和數(shù)字的混合),只能說(shuō)是現(xiàn)場(chǎng)總線的雛形,是一種過(guò)渡協(xié)議。由于4~20mA模擬信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)將在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)存在,所以研究HART協(xié)議仍具有重要意義。

本文討論基于HART協(xié)議智能變送器的硬件實(shí)現(xiàn)的技術(shù)問(wèn)題。一是要解決微功耗的問(wèn)題,二是要討論實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議智能變送器通信功能的有效方法。

一、功耗要求

為實(shí)現(xiàn)智能變送器的基本功能,如線性化處理、溫度補(bǔ)償、自動(dòng)零點(diǎn)和量程調(diào)整及數(shù)字通信等,以下關(guān)鍵器件如微控制器、A/D、D/A、通信芯片及傳感器等是所必需的。圖1是HART協(xié)議智能變送器的原理框圖。傳感器模擬量信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后送入單片機(jī),單片機(jī)將處理后的數(shù)字量通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器,經(jīng)V/I轉(zhuǎn)換電路輸出4~20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。在數(shù)字通信時(shí),微處理器通過(guò)通信接口芯片及耦合電路,以4~20mA電流環(huán)路為介質(zhì)傳送和接收數(shù)據(jù)。

圖1中的存儲(chǔ)器(memory),用來(lái)存儲(chǔ)傳感器的特性參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)命令、現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)等工作參數(shù)。

圖2是圖1中通信系統(tǒng)的詳細(xì)方框圖。中心是Bell 202通信標(biāo)準(zhǔn)的HART調(diào)制解調(diào)器,并在信號(hào)的輸出端和輸入端分別加1個(gè)波形整形和帶通濾波器,用以加強(qiáng)通信的可靠性。

1.功耗要求

為兼容4~20mA現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn),HART協(xié)議智能變送器必須可工作在4~20mA兩線回路中。這就意味可用來(lái)為變送器供電的電流不能超過(guò)4mA。在實(shí)際應(yīng)用中,為兼容數(shù)字與模擬兩信號(hào),通常將數(shù)據(jù)頻率信號(hào)通過(guò)V/I轉(zhuǎn)換電路的調(diào)整管,轉(zhuǎn)換為幅度為±0.5mA的頻率信號(hào),疊加在兩線的4~20mA電流環(huán)上(2200Hz表示"0",1200Hz表示"1"),如圖3所示。由于對(duì)特性,此信號(hào)的平均值為0,因此模擬和數(shù)字兩種信號(hào)互不干擾。但環(huán)路上電流瞬時(shí)最大值I=4.5mA,最小值I=3.5mA,如果向變送器供電過(guò)多,超過(guò)3.5mA,將導(dǎo)致數(shù)字信號(hào)負(fù)半周失真??紤]到調(diào)節(jié)量所需的余量,要求對(duì)變送器供電電流一般不要超過(guò)3.4mA為好。

    2.供電方式

給變送器系統(tǒng)供電主要有兩種方式:一是直接將輸入電壓穩(wěn)壓成所需電壓(5V或3.3V)后向系統(tǒng)供電,這種方法總電流必須控制在4mA以內(nèi),二是采用DC-DC供電方式,只要DC-DC變換器的效率足夠高,在功耗控制上它比第1種方法要寬松得多,但同時(shí)還需要考慮變換器的線性穩(wěn)定性因素可能帶來(lái)的負(fù)面影響。由于目前微功耗、高性價(jià)比的集成電路出現(xiàn),采用方法一的優(yōu)越性更多,因?yàn)樵诠╇姺绞缴希?種方法都有需考慮對(duì)供電電壓的適應(yīng)問(wèn)題。一般工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多為DC 24V,也有DC 36V供電的。一般要求變送器能在DC12~42V供電電壓下穩(wěn)定、可靠地工作,這一方面直接供電方式要比DC-DC變換方式靈活得多。

二、通信系統(tǒng)

1.通信芯片

SMAR公司生產(chǎn)的HT2012為貝爾202標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)CMOS微功耗FSK調(diào)制解調(diào)器。它是為設(shè)計(jì)過(guò)程控制儀器檢測(cè)和其他的低功率裝備中提供HART通信功能的專用芯片。

HT2012由4個(gè)主要功能模塊組成:時(shí)鐘頻率、解調(diào)器、調(diào)制器、載波檢測(cè)。

HT20l2需要460.8kHz外時(shí)鐘輸入,3~5V供電,低功耗(典型值40μA)[5]。

HT2012調(diào)制解調(diào)器的半雙工的。當(dāng)一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),調(diào)制器和解調(diào)器中的另一個(gè)會(huì)被停止。工作在Bell 202標(biāo)準(zhǔn),發(fā)送、傳送和接收調(diào)制位速率1200bps。

HT2012使用1200Hz("1")和2200Hz("0")Bell 202信號(hào)頻率,CMOS、TTL兼容。

TH2012具有載波檢測(cè)輸出端OCD,低電平有效,表示對(duì)方通信芯片準(zhǔn)備進(jìn)行載波發(fā)送,改進(jìn)了通信的實(shí)時(shí)性和靈活性。另外,19.2kHz時(shí)鐘信號(hào)輸出,也為應(yīng)用提供了方便。

    2.D/A及V/I轉(zhuǎn)換器

為將數(shù)字頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換為±0.5mA的頻率信號(hào),疊加在兩線的4~20mA電流環(huán)上,還需要附加耦合電路,這樣必然會(huì)造成更多的功耗開(kāi)銷。而美國(guó)A/D公司的產(chǎn)品AD421[2],是專為HART協(xié)議智能儀表設(shè)計(jì)的,包括4~20mA電流環(huán)的16位D/A轉(zhuǎn)換器。它與HART協(xié)議兼容,其開(kāi)關(guān)電流源和濾波器功能塊,可HART電壓信號(hào)向±0.5mA電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換,為應(yīng)用帶來(lái)方便。

AD421基本性能:(1)4~20mA輸出;(2)HART兼容,能用于標(biāo)準(zhǔn)HART FSK協(xié)議通信;(3)16位分辨率;(4)±0.01%積分的非線性;(5)3V、3.3V或5V可調(diào)節(jié)電壓輸出及2.5V和1.25V精度參考,用于自身和系統(tǒng)其他器件;(6)Vcc=5V供電時(shí),750μA最大靜態(tài)電流,典型值為575μA;(7)可編程報(bào)警電流功能,允許變送器發(fā)出電流超范圍警報(bào),以表示轉(zhuǎn)換器的故障;(8)靈活的高速串行接口。

AD421有2種工作方式:4~20mA輸出方式和3.5~24mA報(bào)警輸出方式。

三、單片機(jī)及A/D轉(zhuǎn)換器

1.A/D轉(zhuǎn)換器

為實(shí)現(xiàn)智能變送器的功能,在電路硬件設(shè)計(jì)上,需要1個(gè)增益可調(diào)的儀表放大器和1個(gè)分辨率至少在14位的A/D轉(zhuǎn)換器,來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器信號(hào)的放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換。這樣才能達(dá)到智能變送器的高精度、自動(dòng)調(diào)節(jié)量程、大量程比的設(shè)計(jì)要求。對(duì)智能差壓變送器,還需要對(duì)靜壓和溫度進(jìn)行采樣,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)靜壓和溫度的補(bǔ)償,提高全范圍的測(cè)量精度。這樣,還需要1個(gè)多路轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)通道間的切換。如果選用分立元件,必然會(huì)有相當(dāng)大的功耗引入,難以滿足HART協(xié)議智能變送器功耗要求。某些大公司為兼容4~20mA的智能變送器設(shè)計(jì)了專用A/D轉(zhuǎn)換器,如MAXIM公司的MAX1400和AD公司的AD7714。其共同點(diǎn)是將增益可調(diào)的儀表放大器、多路轉(zhuǎn)換器和A/D轉(zhuǎn)換器集成在1個(gè)芯片中,功耗在幾百μA左右,為實(shí)現(xiàn)HART協(xié)議智能變送順提供了方便。

MAX1400基本性能:(1)MAX1400[1]為低功耗、多通道、帶SPI同步串行口的∑/ΔA/D轉(zhuǎn)換器;(2)18位分辨率;(3)3個(gè)全差分或5個(gè)準(zhǔn)差分信號(hào)輸入通道;(4)可編程PGA,選定增益分別為(1,2,4,8,16,32,64或128);(5)AIN1~AIN6可組成3個(gè)全差分輸入通道,也可以組合成5個(gè)準(zhǔn)差輸入通道;(6)2個(gè)額外的全差分系統(tǒng)校正通道CALOFF和CALGAIN用來(lái)作為失調(diào)和增益誤差的校正;(7)MAX1400內(nèi)的2個(gè)漂移補(bǔ)償緩沖器,用于隔離所選輸入和PGA及調(diào)制器的電容性負(fù)載的聯(lián)系。當(dāng)V+為5V供電時(shí),MAX1400的參考輸入為2.5V,模擬輸入的變化范圍為-Vimax~+Vimax。Vimax=5÷(2×GAIN)。

2.單片機(jī)

為實(shí)現(xiàn)高性能、微功耗的智能變送器控制電路,單片機(jī)選用PIC16C73[7]。它具有功耗低、運(yùn)行速度快、功耗強(qiáng)等特點(diǎn)。采用長(zhǎng)字節(jié)指令,所有指令均為單字長(zhǎng),除跳轉(zhuǎn)為雙周期指令均為單周期(4個(gè)時(shí)鐘周期)指令。內(nèi)含看門狗、8級(jí)硬件堆棧、192×8RAM、32上定時(shí)器、2個(gè)捕捉器、5路8位A/D轉(zhuǎn)換器、SPI/I2共用的同步串行口、1個(gè)異步發(fā)送/接收串口USART、多種中斷功能,包括B口RB4~RB7輸入電平變化中斷。

四、基于HART協(xié)議智能壓力/差壓變送器的設(shè)計(jì)

圖4為HART協(xié)議智能壓力/差壓變送器的電路原理圖。電路所用集成電路為上面所提及的,其特點(diǎn)為:集成度高、性/價(jià)比好、功耗低、功能強(qiáng)。片間的數(shù)據(jù)通信采用MOTOROLA公司推出的同步串行外圍接口SPI(Serial Peripheral Interface),同優(yōu)點(diǎn)是占用MCU資源小,可根據(jù)系統(tǒng)的大小隨著擴(kuò)充。在實(shí)際應(yīng)用中,單片機(jī)可方便地與帶SPI接口的集成電路芯片如A/D、D/A、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等連接。由于單片機(jī)PIC16C73帶有SPI串行總線硬件接口,使數(shù)據(jù)通信速度更高,使用更靈活。

1.電路說(shuō)明

A/D轉(zhuǎn)換器MAX1400的2個(gè)全差分通道AIN1、AIN2和AIN3、AIN4分別對(duì)差壓傳感器TRS1、靜壓傳感器TRS2進(jìn)行厝數(shù)轉(zhuǎn)換。AIN5和AIN6組成準(zhǔn)差分輸入通道對(duì)TRS1的恒流輸入進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳感器均為半導(dǎo)體壓阻傳感器,壓阻傳感器的特點(diǎn)是它的每個(gè)橋臂電阻都比較大,一般為2kΩ,以下均假設(shè)它們的橋臂電阻值為2kΩ。采用恒流供電,可以進(jìn)一步減小傳感器的非線性和溫度對(duì)傳感器輸出靈敏度的影響。實(shí)驗(yàn)得知,壓力和差壓傳感器的等效電阻值在全溫度范圍內(nèi)(0~70℃)的變化量是全量程內(nèi)壓力或差壓所引起的等效電阻值變化的100倍左右,因此,AIN5所測(cè)得的A/D值可以對(duì)整個(gè)變送器進(jìn)行溫度補(bǔ)償。為提高變送器的測(cè)量精度,須對(duì)靜壓給差壓帶來(lái)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償,所以電路中設(shè)計(jì)了全差分通道AIN3、AIN4對(duì)靜壓傳感器TRS2進(jìn)行監(jiān)測(cè),從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)靜壓的補(bǔ)償。

HART通信模塊由HT2012和波形整形電路及帶通濾波器組成。整形電阻由74HC126(4個(gè)三態(tài)輸出緩沖器)組成,并能通過(guò)2個(gè)750Ω電阻及2.2μF的耦合電容,將整形后的HT2012發(fā)出的電壓信號(hào)輸入到AD421的開(kāi)關(guān)電流源和濾波器功能塊中,可實(shí)現(xiàn)HART電壓信號(hào)由±0.5mA電流信號(hào)的轉(zhuǎn)換。帶通濾波器由圖4中細(xì)線框中的2個(gè)運(yùn)算放大器及電阻、電容組成。它將4~20mA環(huán)路上的±0.5mA HART電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為HART電壓信號(hào),經(jīng)HT2012解調(diào),再送入單片機(jī)串行通信接口中,從而完成數(shù)據(jù)的接收任務(wù)。

AD421除完成4~20mA電流信號(hào)輸出及HART通信外,還為系統(tǒng)提供電源及參考電壓。它的2.5V參考電壓供自己和MAX1400使用。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選用24LC65,為8KB的串行E2PROM,供電電壓2.5~5.5V,功耗:讀電流150μA;寫(xiě)電流3mA(5V供電)。用來(lái)存放傳感器特性參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)命令、工作參數(shù)、通信數(shù)據(jù)。

HT2012的19.2kHz信號(hào),送入PIC16C73的計(jì)數(shù)器輸入端,用于檢測(cè)HT2012的工作情況。

HT2012的OCD信號(hào),送入PIC16C73的RB7端。RB7設(shè)為中斷方式,用于檢測(cè)通信狀態(tài)。

2.功耗及電流分配

AD421由4~20mA環(huán)路主電源供電,轉(zhuǎn)換的5V電源為自己和24LC65及MAX1400的模擬電路部分供電,設(shè)計(jì)時(shí)須留下功耗余量。AD421工作電流為600μA,24LC65讀電流為10μA,MAX1400的模擬電路工作電流不超過(guò)100μA,而變送器功耗設(shè)計(jì)為3.4mA,剩下2.5mA電流供電路其他器件使用。具體分配如下:傳感器由恒流二極管3CRC供電0.5mA,剩下2.0mA電流由另一支3CRC恒流后供電路的其他部分使用。這樣可避免由于器件在動(dòng)態(tài)和靜態(tài)工作時(shí)功耗的不同而引起4~20mA信號(hào)的變化(盡管實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)變化是很小的)。

3CRC恒流原理是:其內(nèi)部提供一穩(wěn)定的1.24V從兩管腳引出,在這兩管腳上接1個(gè)電阻即可中輸出恒流。計(jì)算公式為:I(mA)=1.24/R(kΩ)。只要保證3CRC的工作電壓略大于1.24V即可正常工作。

穩(wěn)壓管選用ZRC330。它的穩(wěn)壓值為3.3V,最小工作電流為20μA,最大吸收電流達(dá)5mA,溫度系數(shù)50ppm是比較理想的器件。MAX1400的工作電流值小于150μA(3.3V供電),HT2012的功耗電流40μA,帶通濾波器選用運(yùn)放TLC27L2C,最大功耗電流僅為48μA。整形電路的74HC126工作于低頻下最大電流500μA左右,剩下1.25mA電流供單片機(jī)消耗。

單片機(jī)PIC16C73的功耗在4MHz時(shí)鐘、Vdd=3V時(shí),為2.0mA;而在4MHz和20MHz時(shí)鐘、VDD=5V下工作時(shí),電流值分別為2.7mA和13.5mA??梢?jiàn)適當(dāng)降低單片機(jī)工作頻率可使其功耗大幅度下降。由于PIC16C73除跳轉(zhuǎn)指令外,均為單字節(jié)指令,指令周期僅為4個(gè)時(shí)鐘周期同,其運(yùn)行速度比其他類型的單片機(jī)快,適當(dāng)降低工作頻率其運(yùn)行速度仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足變送器實(shí)時(shí)要求。本設(shè)計(jì)單片機(jī)采用1MHz工作頻率,其功耗的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)小于1mA。

HT2012工作主時(shí)鐘為特殊的460.8kHz,需要特或向SMAR公司索取。本電路采用1片PIC16C58A[7]單片機(jī),外接1.8432MHz晶振,經(jīng)單片機(jī)4分頻后,正好輸出460.8kHz的時(shí)鐘,直接供HT2012使用。PIC16C58A單片機(jī)是PIC系列單片機(jī)中的低擋產(chǎn)品,功耗與PIC16C73相當(dāng)。由于電路由增加了1片單片機(jī),整個(gè)電路的功耗將超出允許范圍。為保證功耗要求,電路設(shè)計(jì)采用能量分時(shí)復(fù)用的方法:程序通過(guò)V1、V2、V3實(shí)現(xiàn)傳感器和PIC16C58A的分時(shí)復(fù)用,即變送器在做A/D轉(zhuǎn)換時(shí),系統(tǒng)給傳感器供電,當(dāng)需要檢測(cè)通信有無(wú)或主動(dòng)進(jìn)行通信時(shí),單片機(jī)將給傳感器的0.5mA關(guān)斷,而將電流并入3.3V工作電源上,同時(shí)啟動(dòng)PIC16C58A。PIC16C58A的功耗指標(biāo)為32kHz時(shí)鐘,VDD=3V時(shí)典型值小于15μA。由于對(duì)PIC16C58A的某一I/O口(如RB)進(jìn)行置高、置低操作,所以不怕程序"跑飛",因此不需PIC16C58A片內(nèi)的WDT功能,將它置于OFF狀態(tài),功耗大大降低。因此,PIC16C58A在1.8432MHz的時(shí)鐘下工作,其功耗不會(huì)超過(guò)0.5mA。

對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器24LC65的功耗:讀電流150μA,沒(méi)有功耗問(wèn)題;而寫(xiě)電流3mA,一般出現(xiàn)在數(shù)據(jù)通信完成之后的很短時(shí)間內(nèi),只要規(guī)定在通信時(shí)4~20mA電流信號(hào)作廢,即可解決功耗要求問(wèn)題。24LC65一定要接在4~20mA主電源中。

從以上分析,電路功耗小于3.4mA的智能變送器,滿足要求。

結(jié)束語(yǔ)

本文從智能變送器的基礎(chǔ)功能出發(fā),針對(duì)HART協(xié)議智能變送器的數(shù)據(jù)通信和功耗要求的特點(diǎn),在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了智能壓力/差壓變送器應(yīng)用電路,其中MAX1400、AD421、HT2012均通過(guò)了程序調(diào)試。在本電路中只用1只壓力傳感器,它就是壓力變送器。如將壓力傳感器換為溫度傳感器主,就是HART協(xié)議智能溫度變送器。由于水平的原因,文章中必然存在許多有待改進(jìn)之處。希望本文的研究能對(duì)智能變送器的開(kāi)發(fā)提供有益的幫助。

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