1、hk模塊在兩線制及hart隔離傳輸中的應用 在兩線制信號及hart傳輸應用中，因接地回路問題，不同的地電勢產生回路，從而引入共模干擾，產生4-20ma信號的傳輸誤差，或造成hart通信中斷等問題，更有甚者將造成設備端口器件損壞。用法有效的電氣隔離辦法，形成兩線制信號及hart的隔離傳輸應用，能有效地解決上述問題，提高系統的牢靠性。一、信號傳輸中的接地回路問題及地電勢差異導致儀表中浮現接地回路現象的緣由可能有無數。當信號傳輸和接收裝置銜接到不同的接地點或不同的電源時，都會浮現對地回路，這在長距離電纜傳輸時很常見。它們也可能是因為設備的金屬外殼與地面發生了物理接觸而產生的。接地回路生產了一個不被人

2、注重的電氣回路，從而浮現了一個誤差源。因為無法在信號的接收端通過容易的觀測來測定信號的精度，因此不同接地電位產生的對地環流將為信號回路引入無法檢測的誤差。在沒有做信號隔離的兩線制信號傳輸中，存在著這些接地回路導致的信號誤差問題。在某些狀況下，雷電、浪涌等信號會隨著長線加載在信號線上，損壞端口上的調制或檢測器件。在另外一種狀況下，兩個器件的端口參考的地電勢不同，可能會造成端口的超標，從而損壞器件端口。二、非隔離的兩線制信號傳輸方式圖一的電路中，的信號經過轉換成數字信號，再經發送給電流環及hart調制器，形成4-20ma的信號輸出，電流環dac從輸出的4-20ma上取電，經內置的電壓調整器輸出3.

3、3v及2.5v，給mcu及hart調制器提供少量的電源。圖一圖一的這種傳輸方式，兩線制儀表與遠端的plc的接地電勢存在電勢差，從而引入共模干擾，這種干擾會引起4-20ma信號的傳輸誤差，也會影響hart總線的正常通信；假如共模干擾過大（超過了內部器件的共模電壓允許范圍），甚至造成兩線制儀表內部的器件損壞。三、隔離兩線制信號傳輸方式基于上述因地電勢不同而存在的隱患，可以用數字隔離的方式將mcu與電流環dac及hart調制器舉行隔離，電流環dac及hart調制器屬浮地形式，使得兩線制儀表與plc系統兩個地電勢之間形成高阻抗，降低地線之間的回路電流，形成兩個設備間的電氣隔離，從而降低了4-20ma信

4、號的傳輸誤差，同時消退了共模干擾的隱患。由于兩線制儀表沒有額外的供電端口，其供電都是通過4-20ma環路取電，采納這種隔離方式后，hart調制器的2.5v電源仍然從電流環dac上內置的電壓調整器獲得，而mcu系統的3.3v供電就成了一個難題。一種較好的解決計劃是，在4-20ma電路中二所示串接一個穩壓，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系統供電。圖二這樣，利用金升陽的hk模塊及數字隔離電路，即可實現兩線制儀表與plc系統的電氣隔離，避開了因地電勢影響造成的系統測量誤差及設備損毀，進一步提升了系統的牢靠性。可挑選的金升陽hk模塊型號如下表：在電路設計中，要充分考慮m

5、cu系統的低功耗設計。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，普通狀況下，兩線制儀表中的mcu只需3.3v 1ma功率即可。普通狀況下，hk模塊輸入端并接的二極管穩壓值越高，hk能夠提供的輸出功率越大。為最大限度地延伸兩線制信號的傳輸距離，在滿足mcu所需功耗的前提下，盡量挑選穩壓值低一些的穩壓二極管，作為hk模塊的輸入電壓。對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、總結采納廣州金升陽科技有限公司的hk模塊，可以實現兩線制信號的隔離傳輸，消退地電勢差異對系統測試造成的誤差及共模信號對端口器件可能造成的影響，為工控現場的信號傳輸方式提供了一種新的更好的挑選。固然，對于非隔離應用的場合，如mcu需要稍高的工作頻率，而電流環dac芯片無法提供足夠能量時，也可以考慮采納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