HK模塊在兩線制及HART隔離傳輸中的應(yīng)用

　　三、隔離兩線制信號(hào)傳輸方式

　　基于上述因地電勢(shì)不同而存在的隱患，可以用數(shù)字隔離的方式將MCU與電流環(huán)DAC及HART調(diào)制器進(jìn)行隔離，電流環(huán)DAC及HART調(diào)制器屬浮地形式，使得兩線制儀表與PLC系統(tǒng)兩個(gè)地電勢(shì)之間形成高阻抗，降低地線之間的回路電流，形成兩個(gè)設(shè)備間的電氣隔離，從而降低了4-20mA信號(hào)的傳輸誤差，同時(shí)消除了共模干擾的隱患。

　　因?yàn)閮删€制儀表沒有額外的供電端口，其供電都是通過4-20mA環(huán)路取電，采用這種隔離方式后，HART調(diào)制器的2.5V電源仍然從電流環(huán)DAC上內(nèi)置的電壓調(diào)節(jié)器獲得，而MCU系統(tǒng)的3.3V供電就成了一個(gè)難題。一種較好的解決方案是，在4-20mA電路中如圖二所示串接一個(gè)穩(wěn)壓二極管，再用廣州金升陽科技有限公司的HK模塊，隔離輸出3.3V,給MCU系統(tǒng)供電。

　　這樣，利用金升陽的HK模塊及數(shù)字隔離電路，即可實(shí)現(xiàn)兩線制儀表與PLC系統(tǒng)的電氣隔離，避免了因地電勢(shì)影響造成的系統(tǒng)測量誤差及設(shè)備損毀，進(jìn)一步提升了系統(tǒng)的可靠性。

　　可選擇的金升陽HK模塊型號(hào)如下表：

　　在電路設(shè)計(jì)中，要充分考慮MCU系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)。盡量選用低功耗MCU，在滿足采樣速率的前提下，盡量降低MCU的工作頻率，這樣可以大大降低MCU的功耗，一般情況下，兩線制儀表中的MCU只需3.3V 1mA功率即可。

　　一般情況下，HK模塊輸入端并接的二極管穩(wěn)壓值越高，HK能夠提供的輸出功率越大。為最大限度地延長兩線制信號(hào)的傳輸距離，在滿足MCU所需功耗的前提下，盡量選擇穩(wěn)壓值低一些的穩(wěn)壓二極管，作為HK模塊的輸入電壓。對(duì)于列表中沒有的輸入電壓，可以向廣州金升陽科技有限公司訂制。

　　四、總結(jié)

　　采用廣州金升陽科技有限公司的HK模塊，可以實(shí)現(xiàn)兩線制信號(hào)的隔離傳輸，消除地電勢(shì)差異對(duì)系統(tǒng)測試造成的誤差及共模信號(hào)對(duì)端口器件可能造成的影響，為工控現(xiàn)場的信號(hào)傳輸方式提供了一種新的更好的選擇。

　　當(dāng)然，對(duì)于非隔離應(yīng)用的場合，如MCU需要稍高的工作頻率，而電流環(huán)DAC芯片無法提供足夠能量時(shí)，也可以考慮采用類似圖二的取電電路來提供額外的能量，本文不再贅述。

　　廣州金升陽科技有限公司的HK在線取電模塊，在2012年的專利電路基礎(chǔ)上作了進(jìn)一步創(chuàng)新，提高了HK模塊的電源轉(zhuǎn)換效率，相信可以滿足兩線制儀表的更高的電源需求。