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工業控制

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智能變送器

方案介紹

在研制某智能現場儀表的過程中,使用單片HART調制解調器SD2057和數模轉換器SD2421設計實現了其中的HART協議遠程通信模塊,具有高精度、低功耗、低成本、工作可靠性高的優點。

此方案主要針對某帶HART通訊現場儀表遠程通信模塊的設計與實現要求,基于SD2057提供的HART調制解調解決方案和SD2421提供的4~20mA電流環解決方案,完成帶HART協議智能變送器的軟硬件設計。

方案特點

      電路中的VCC 由SD2421 控制調整管U2產生,可用于系統中其他電路供電。調整管U2必須采用耗盡型的MOS 管,可使用DN25D 或BSP129。加上3.9V 的穩壓管D1 可以防止某些情況下的上電沖擊,防止電路出現故障時產生高壓。二極管D2 可防止外部輸入的環路電源極性接反。電路中的2.5V 和1.25V 基準電壓也由SD2421 產生,可作為系統中傳感器或A/D 轉換芯片的參考電壓。SD2421 管腳C1、C2、C3 連接的電容建議采用NPO(或CG0)材質的陶瓷電容。C10(2.2uF),C12(4.7uF),C15(4.7uF)建議采用鉭電容。

      SD2057 內部集成了符合bell202 標準的調制器、解調器、接收濾波器、發送信號整形電路、載波檢測等電路,由于SD2057 的這些特點,設計時如圖1。SD2057 有內部基準電壓源,也可使用SD2421 輸出的2.5V 電壓源作為基準,配合一些外部無源元件,就能完成滿足HART協議物理層要求的電路設計。

      SD2421 是SDIC 公司推出的單片高性能數模轉換器,只需外接一個FET 調整管和少量的無源器件,控制器通過三線接口CLOCK、DATA和LATCH 寫入相應16 位數字碼,即可輸出對應的16 位分辨率4~20mA 模擬電流。

      HART 信號通過C19 與SD2421 的C3 引腳連接的電容分壓,在C3 引腳形成一個輸入電壓。經過芯片內部產生一個基準電流,放大2001 倍后疊加到環路上,即可在環路上產生1mA 峰峰值的電流信號。從而將HART 信號以1mA 峰峰值零平均值形式疊加到環路上,通過環路傳輸,使得整個系統實現數字和模擬同時傳輸。如需調整耦合到環路的HART 信號的幅度,可通過調整C19 電容實現。


應用框圖

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