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HK模块在两线制及HART隔离传输中的应用
2023-01-09 04:20
本文摘要:在两线制信号及HART传输应用于中,因短路电路问题,有所不同的地电势产生电路电流,从而引进共模阻碍,产生4-20mA信号的传输误差,或导致HART通讯中断等问题,更有甚者将导致设备端口器件损毁。用于有效地的电气隔绝方法,构成两线制信号及HART的隔绝传输应用于,能有效地解决问题上述问题,提升系统的可靠性。 一、信号传输中的短路电路问题及地电势差异 造成仪表电路中经常出现短路电路现象的原因有可能有很多。

金年会

在两线制信号及HART传输应用于中,因短路电路问题,有所不同的地电势产生电路电流,从而引进共模阻碍,产生4-20mA信号的传输误差,或导致HART通讯中断等问题,更有甚者将导致设备端口器件损毁。用于有效地的电气隔绝方法,构成两线制信号及HART的隔绝传输应用于,能有效地解决问题上述问题,提升系统的可靠性。  一、信号传输中的短路电路问题及地电势差异  造成仪表电路中经常出现短路电路现象的原因有可能有很多。当信号传输和接管装置相连到有所不同的相接地点或有所不同的电源时,都会经常出现对地电路,这在长距离电缆传输时很少见。

它们也有可能是由于设备的金属外壳与地面再次发生了物理认识而产生的。短路电路生产了一个不被人留意的电气电路,从而经常出现了一个误差源。  由于无法在信号的接收端通过非常简单的观测来测量信号的精度,因此有所不同短路电位产生的对地环流将为信号电路引进无法检测的误差。

  在没做到信号隔绝的两线制信号传输中,不存在着这些短路电路造成的信号误差问题。  在某些情况下,雷电、浪涌等信号不会随着长线读取在信号线上,损毁端口上的调制或检测器件。  在另外一种情况下,两个器件的端口参照的地电势有所不同,可能会导致端口电压的微克,从而损毁器件端口。

  二、非隔绝的两线制信号传输方式  图一  图一的电路中,传感器的信号经过ADC转换成数字信号,向西南MCU发送给电流环DAC及HART调制器,构成4-20mA的信号输入,电流环DAC从PLC输入的4-20mA总线上取电,经内置的电压调节器输入3.3V及2.5V,给MCU及HART调制器获取少量的电源。  图一的这种传输方式,两线制仪表与近端的PLC的短路电势不存在电势差,从而引进共模阻碍,这种阻碍不会引发4-20mA信号的传输误差,也不会影响HART总线的长时间通讯;如果共模阻碍过大(多达了内部器件的共模电压容许范围),甚至导致两线制仪表内部的器件损毁。

  三、隔绝两线制信号传输方式  图二  基于上述因地电势有所不同而不存在的隐患,可以用数字隔绝的方式将MCU与电流环DAC及HART调制器展开隔绝,电流环DAC及HART调制器属浮地形式,使得两线制仪表与PLC系统两个地电势之间构成低电阻,减少地线之间的电路电流,构成两个设备间的电气隔绝,从而减少了4-20mA信号的传输误差,同时避免了共模阻碍的隐患。  因为两线制仪表没额外的供电端口,其供电都是通过4-20mA环路取电,使用这种隔绝方式后,HART调制器的2.5V电源依然从电流环DAC上内置的电压调节器取得,而MCU系统的3.3V供电就出了一个难题。一种较好的解决方案是,在4-20mA电路中如图二右图串联一个稳压二极管,再行用广州金升阳科技有限公司的HK模块,隔绝输入3.3V,给MCU系统供电。  这样,利用金升阳的HK模块及数字隔绝电路,才可构建两线制仪表与PLC系统的电气隔绝,防止了因地电势影响导致的系统测量误差及设备损坏,更进一步提高了系统的可靠性。

  可选择的金升阳HK模块型号如下表格:  在电路设计中,要充分考虑MCU系统的低功耗设计。尽可能搭配低功耗MCU,在符合取样速率的前提下,尽可能减少MCU的工作频率,这样可以大大降低MCU的功耗,一般情况下,两线制仪表中的MCU只需3.3V1mA功率才可。  一般情况下,HK模块输出末端并接的二极管稳压值越高,HK需要获取的输出功率越大。

为最大限度地缩短两线制信号的传输距离,在符合MCU所需功耗的前提下,尽可能自由选择稳压值低一些的稳压二极管,作为HK模块的输出电压。对于列表中没的输出电压,可以向广州金升阳科技有限公司订做。  四、总结  使用广州金升阳科技有限公司的HK模块,可以构建两线制信号的隔绝传输,避免地电势差异对系统测试导致的误差及共模信号对端口器件有可能导致的影响,为工控现场的信号传输方式获取了一种新的更佳的自由选择。

  当然,对于非隔绝应用于的场合,如MCU必须略为低的工作频率,而电流环DAC芯片无法获取充足能量时,也可以考虑到使用类似于图二的取电电路来获取额外的能量,本文仍然赘述。


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