石油石化行業(yè)經(jīng)常需要對可燃氣體甲烷進行檢測,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),對整機工作電流要求小于3.5mA,工作電壓24V時#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300mW,遠超過了上述的#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,好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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