HK模塊在兩線制及HART隔離傳輸中的應(yīng)用

　　摘要：兩線制信號(hào)及HART傳輸應(yīng)用中，因接地回路問(wèn)題，不同的地電勢(shì)產(chǎn)生回路電流從而引入共模干擾，產(chǎn)生4-20mA信號(hào)的傳輸誤差，或造成HART通訊的中斷等，更有甚者造成設(shè)備端口器件損壞。使用有效的電氣隔離方法，形成兩線制信號(hào)及HART的隔離傳輸應(yīng)用，解決上述所述問(wèn)題，提高系統(tǒng)可靠性。

　　一、信號(hào)傳輸中的接地回路問(wèn)題及地電勢(shì)差異

　　儀表電路中可能導(dǎo)致出現(xiàn)接地回路的原因很多。當(dāng)信號(hào)傳輸和接收裝置連接到不同的接地點(diǎn)或不同的電源時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)對(duì)地回路，這在長(zhǎng)距離電纜傳輸時(shí)很常見(jiàn)。它們也可能是由于設(shè)備的金屬外殼與地面發(fā)生了物理接觸而產(chǎn)生的。接地回路導(dǎo)致了一個(gè)不被人注意的電氣回路，從而產(chǎn)生了一個(gè)誤差源。

　　由于無(wú)法在信號(hào)的接收端通過(guò)簡(jiǎn)單的觀測(cè)來(lái)測(cè)定信號(hào)的精度，因此不同接地電位產(chǎn)生的對(duì)地環(huán)流將為信號(hào)回路引入無(wú)法檢測(cè)的誤差。

　　在沒(méi)有做信號(hào)隔離的兩線制信號(hào)傳輸中，存在著這些接地回路導(dǎo)致的信號(hào)誤差問(wèn)題。

　　在某些情況下，雷電、浪涌等信號(hào)會(huì)隨著長(zhǎng)線加載在信號(hào)線上，損壞端口上的調(diào)制或檢測(cè)器件。

　　在另外一種情況下，兩個(gè)器件的端口參考的地電勢(shì)不同，可能會(huì)造成端口電壓的超標(biāo)，從而損壞器件端口。

　　二、非隔離的兩線制信號(hào)傳輸方式

　　圖一的電路中，傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)MCU發(fā)送給電流環(huán)DAC及HART調(diào)制器，形成4-20mA的信號(hào)輸出，電流環(huán)DAC從PLC輸出的4-20mA總線上取電，經(jīng)內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器輸出3.3V及2.5V，給MCU及HART調(diào)制器提供少量的電源。

　　圖一的這種傳輸方式，兩線制儀表與遠(yuǎn)端的PLC的接地電勢(shì)存在電勢(shì)差，從而引入共模干擾，這種干擾會(huì)引起4-20mA信號(hào)的傳輸誤差，也會(huì)影響HART總線的正常通訊;如果共模干擾過(guò)大(超過(guò)了內(nèi)部器件的共模電壓允許范圍)，甚至造成兩線制儀表內(nèi)部的器件損壞。