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图一的电路中,传感器的信号经过ADC转换成数字信号,再经MCU发送给电流环DAC及HART调制器,形成4-20mA的信号输出,电流环DAC从PLC输出的4-20mA总线上取电,经内置的电压调节器输出3.3V及2.5V,给MCU及HART调制器提供少量的电源。
图一的这种传输方式,两线制仪表与远端的PLC的接地电势存在电势差,从而引入共模干扰,这种干扰会引起4-20mA信号的传输误差,也会影响HART总线的正常通讯;如果共模干扰过大(超过了内部器件的共模电压允许范围),甚至造成两线制仪表内部的器件损坏。
三、隔离两线制信号传输方式
图二
基于上述因地电势不同而存在的隐患,可以用数字隔离的方式将MCU与电流环DAC及HART调制器进行隔离,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形成高阻抗,降低地线之间的回路电流,形成两个设备间的电气隔离,从而降低了4-20mA信号的传输误差,同时消除了共模干扰的隐患。
因为两线制仪表没有额外的供电端口,其供电都是通过4-20mA环路取电,采用这种隔离方式后,HART调制器的2.5V电源仍然从电流环DAC上内置的电压调节器获得,而MCU系统的3.3V供电就成了一个难题。一种较好的解决方案是,在4-20mA电路中如图二所示串接一个稳压二极管,再用广州金升阳科技有限公司的HK模块,隔离输出3.3V,给MCU系统供电。
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