过程测量和控制设备可以利用高速公路可寻址远程传感器(HART)协议,通过常规的4至20 mA电流回路进行通信。该协议使用频率为1200 Hz和2200 Hz的移频键控(FSK)。在这里,一个1200 Hz周期代表逻辑1,而两个2200 Hz周期代表逻辑0。由于FSK波形的平均值始终为零,因此模拟4至20 mA信号不受影响。
理想情况下,FSK信号由叠加在DC测量信号上的两个频率的正弦波组成。但是,产生相位连续的FSK正弦波是一件相当复杂的事情。因此,为了简化HART信号波形的生成,HART规范的物理层定义了参数限制,更通用的波形的幅度,形状和转换速率必须落入这些参数限制。在这种情况下,梯形波形及其极限值如图1所示,非常适合此应用。
如何设计廉价的HART变送器
图2中的HART发送器提供了一种简单且便宜的解决方案,该解决方案生成梯形HART波形,将其叠加到可变DC电平上,然后将所得的输出电压转换为环路电流。
通常由本地微控制器单元(MCU)生成的HART FSK信号被施加到第一与非门G1的输入。MCU通用I / O端口的第二个输出用作高电平有效ENABLE信号。G1控制另外两个NAND门G2和G3,它们的输出通过高阻抗分压器R1和R2连接在一起。
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