在三線制變送器接口上實現(xiàn)HART通信的技術(shù)原理

石油石化行業(yè)經(jīng)常需要對可燃?xì)怏w甲烷進(jìn)行檢測，使用的變送器都需HART通信功能。國內(nèi)主流的HART變送器，多是兩線制環(huán)路供電型系統(tǒng)，對整機(jī)工作電流要求小于3.5mA，工作電壓24V時最大允許功耗為84mW。氣體檢測行業(yè)檢測甲烷的方式之一是用催化燃燒傳感器，其正常工作功耗達(dá)300mW，遠(yuǎn)超過了上述的最大允許功耗。本設(shè)計采用新型HART調(diào)制解調(diào)器AD5700配以三線制電流型DAC芯片AD5420，在三線制4~20mA智能差壓變送器的接口上實現(xiàn)了HART通信功能，獨立的信號線與地線可以使得系統(tǒng)工作電流從地線流回，這樣HART信號就不會受到系統(tǒng)工作電流的影響，從而避免了功耗限制。

在三線制智能差壓變送器接口上實現(xiàn)HART通信的技術(shù)原理

AD5420是用于三線制4~20mA的電流型DAC，功能框圖如圖1所示。

圖中虛線所示，控制4~20mA電流信號的VDAC和經(jīng)過衰減后的電壓型HART信號VHART，兩者通過電阻RSET進(jìn)入壓流轉(zhuǎn)換電路，分析可得：

H A R T 調(diào)制解調(diào)器A D 5 7 0 0 輸出的電壓型HART信號約是500mVpp，當(dāng)經(jīng)過3.33倍衰減后為150mVpp，則由式（2）可知，剛好可以轉(zhuǎn)換成1mApp的電流型HART信號；而VDAC轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號。
    RSET電阻構(gòu)成壓流轉(zhuǎn)換器的一部分，其溫度穩(wěn)定性決定了輸出電流在整個溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定性；AD5420集成了內(nèi)部的RSET電阻，但由于AD5420芯片功耗較大，容易導(dǎo)致內(nèi)部RSET電阻受溫漂影響，所以一般使用精密低溫漂的15kΩ作為外部的RSET電阻，以減小芯片內(nèi)部溫度影響，改善了智能差壓變送器的整體性能。

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