HART协议智能变送器的功耗要求和通信系统(1)(2)

二､通信系统

1.通信芯片

SMAR公司生产的HT2012为贝尔202标准的单片机CMOS微功耗FSK调制解调器｡它是为设计过程控制仪器检测和其他的低功率装备中提供HART通信功能的专用芯片｡

HT2012由4个主要功能模块组成:时钟频率､解调器､调制器､载波检测｡ HT20l2需要460.8kHz外时钟输入,3~5V供电,低功耗(典型值40μA)[5]｡

HT2012调制解调器的半双工的｡当一个运转时,调制器和解调器中的另一个会被停止｡工作在Bell 202标准,发送､传送和接收调制位速率1200bps｡

HT2012使用1200Hz("1")和2200Hz("0")Bell 202信号频率,CMOS､TTL兼容｡

TH2012具有载波检测输出端OCD,低电平有效,表示对方通信芯片准备进行载波发送,改进了通信的实时性和灵活性｡另外,19.2kHz时钟信号输出,也为应用提供了方便｡

2.D/A及V/I转换器

为将数字频率信号转换为±0.5mA的频率信号,叠加在两线的4~20mA电流环上,还需要附加耦合电路,这样必然会造成更多的功耗开销｡而美国A/D公司的产品AD421[2],是专为HART协议智能仪表设计的,包括4~20mA电流环的16位D/A转换器｡它与HART协议兼容,其开关电流源和滤波器功能块,可HART电压信号向±0.5mA电流信号的转换,为应用带来方便｡

AD421基本性能:

(1)4~20mA输出;

(2)HART协议兼容,能用于标准HARTFSK协议通信;

(3)16位分辨率;

(4)±0.01%积分的非线性;

(5)3V､3.3V或5V可调节电压输出及2.5V和1.25V精度参考,用于自身和系统其他器件;

(6)Vcc=5V供电时,750μA最大静态电流,典型值为575μA;

(7)可编程报警电流功能,允许变送器发出电流超范围警报,以表示转换器的故障;

(8)灵活的高速串行接口｡

AD421有2种工作方式:4~20mA输出方式和3.5~24mA报警输出方式｡