在電磁流設計方面，我們同樣可以應用HART協議進行設計。那么我們這次就基于這類設備進行一下介紹。首先我們來了解一下基本的模塊都有哪些。帶有HART通訊協議的智能電磁流量計的硬件系統電路采用模塊化設計,主要包括傳感器模塊,MCU模塊､HART通訊模塊和人機界面模塊四個部分｡

由單片機控制的低頻勵磁電流輸出到傳感器的勵磁線圈中,同時來自電磁流量傳感器的微小電勢信號經前置放大后通過AD模數轉換電路送入到單片機｡單片機對這些信號進行數據采集,分析處理送至液晶顯示屏進行瞬時流量和累積流量的顯示｡同時單片機通過計算公式對得到的流量值進行補償,將補償后的流量信號通過HART通訊模塊實現與上位機的遠程通訊｡

1 HART通訊模塊設計

HT2012 芯片用來實現HART協議中通訊信號的解調及調制過程｡圖1為調制解調器與微處理器的連接｡

HART 信號的解調過程:由帶通濾波器輸出的脈沖信號進入HT2012 后,調制解調器分別將脈沖信號中的1200Hz和 2200Hz解調為數字1和0,再將數字信號由HT2012 的ORXD 端口輸出,CPU 對接收到的數據進行判斷并執行相應的任務｡

圖1 HART接口電路

2 HT2012 與外部接口

HART協議數字信號規范是峰值為1mA､平均值為0mA正弦交流電流信號,此信號經線路阻抗轉化為正弦交流電壓信號,而HT2012 輸入和輸出信號是0~5V 的方波信號,因此在HT2012 和外部的HART 信號之間還需要有濾波電路和整形電路｡

如圖2所示,由TLC27 組成的濾波器是帶通濾波器,用來減少接收信號的噪聲干擾｡濾波器還用來消除波形中的尖峰,從而使接收到的信號變得平緩｡TLC37 組成的數字方波產生回路把經過TLC27 濾波后的正弦波轉變成相應的方波,以便于HT2012 接收｡

圖2 TLC27 組成的濾波器