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基于HART协议的大连海峰超声波流量计的通讯模块

来源:本站 发布时间:2021-09-30
基于HART协议的智能大连海峰超声波流量计的通讯模块规划
带有HART通讯协议的智能大连海峰超声波流量计的硬件体系电路选用模块化规划,主要包含传感器模块、MCU模块、HART通讯模块和人机界面模块四个部分。
由单片机操控的低频励磁电流输出到传感器的励磁线圈中,一起来自大连海峰超声波流量传感器的微小电势信号经前置放大后经过AD模数转化电路送入到单片机。单片机对这些信号进行数据采集,分析处理送至液晶显示屏进行瞬时流量和累积流量的显示。一起单片机经过计算公式对得到的流量值进行补偿,将补偿后的流量信号经过HART通讯模块完成与上位机的远程通讯。本文只介绍HART通讯模块规划:HT2012芯片用来完成HART协议中通讯信号的解调及调制进程。HART信号的解调进程:由带通滤波器输出的脉冲信号进入HT2012后,调制解调器分别将脉冲信号中的1200Hz和2200Hz解调为数字1和0,再将数字信号由HT2012的ORXD端口输出,微处理器(CPU)对接纳到的数据进行判断并执行相应的任务。
HART数字信号标准是峰值为1mA、平均值为0mA正弦沟通电流信号,此信号经线路阻抗转化为正弦沟通电压信号,而HT2012输入和输出信号是0-5V的方波信号,因此在HT2012和外部的HART信号之间还需求有滤波电路和整形电路。由TLC27组成的滤波器是带通滤波器,用来减少接纳信号的噪声干抗。滤波器还用来消除波形中的尖峰,从而使接纳到的信号变得陡峭。TLC37组成的数字方波发生回路把经过TLC27滤波后的正弦波转变成相应的方波,以便于HT2012接纳。缓冲器74HC126的作用是使方波的上升沿和下降沿趋于陡峭,使信号满意HART物理层标准所要求的信号波形上升沿和下沿的时要求,由于较陡峭的上升沿和下降沿时刻可以下降与其它网络间的串扰HT2012需求外部提供460.8kHz的时钟信号,且要求时钟频率的差错是±0.1%,若直接输入一个460.8kHz的晶振不只会引起体系功耗的添加,而且该晶振归于非标准晶振,需专门定制。为了处理这一问题,在体系中选用一片1.8432MHz的晶振以发生时钟信号,再经分频器CD4013进行4分颇,可输出1.8432MHz/4=460.8kHz的分频信号供HT2012使用。
AD421其内部的电压调节器与外部的场效应管DN25D对输入到AD421的电压进行调整,可提供+3.3V电压作为其他设备的电源。HART发出的FSK信号,经过一个电容耦合送到AD421中,转化成相应的±0.5mA正弦电流信号,完成电压信号到电流信号的转化,一起,叠加在4-20mA的电流上送给接纳设备,完成了HART协议的信息的交换。本电路耦合电容取为0.0033µF
 
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