在三線制變送器接口上實現HART通信的技術原理

石油石化行業經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。國內主流的HART變送器，多是兩線制環路供電型系統，對整機工作電流要求小于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，遠超過了上述的最大允許功耗。本設計采用新型HART調制解調器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了HART通信功能，獨立的信號線與地線可以使得系統工作電流從地線流回，這樣HART信號就不會受到系統工作電流的影響，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HART通信的技術原理

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和經過衰減后的電壓型HART信號VHART，兩者通過電阻RSET進入壓流轉換電路，分析可得：

H A R T 調制解調器A D 5 7 0 0 輸出的電壓型HART信號約是500mVpp，當經過3.33倍衰減后為150mVpp，則由式（2）可知，剛好可以轉換成1mApp的電流型HART信號；而VDAC轉換為4~20mA的電流信號。
    RSET電阻構成壓流轉換器的一部分，其溫度穩定性決定了輸出電流在整個溫度范圍內的穩定性；AD5420集成了內部的RSET電阻，但由于AD5420芯片功耗較大，容易導致內部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，以減小芯片內部溫度影響，改善了智能差壓變送器的整體性能。

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