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Sensoren
Innovative Wandlertechnologie
Als Basis für ein Hart-Modem-IC
Einen Überblick über die 4-20 mA-Technologie mit integrierter Hart-Kommunikation (Highway Addressable
Remote Transducer) gibt der folgende Artikel. Beschrieben werden die Implementierung der Hart-Kommunikation
sowie einige Anwendungsbeispiele. Ferner erläutert der Beitrag, wie Analog Devices seine langjährige Erfahrung
in die Entwicklung des industrieweit kleinsten Hart-Modem-ICs, dem AD5700, mit sehr geringer Stromaufnahme
und großem Versorgungsspannungsbereich, eingebracht hat.
Autorin: Tracey Roche
Die primäre Form der Kommunikation die in Analog-
Transmittern verwendet wird, ist die 4-20 mA-Kommunikation.
Sie ist zuverlässig, robust und immun gegenüber
umweltbedingten Interferenzen über lange Kommunikationsstrecken.
Ein wesentlicher Nachteil ist jedoch, dass
das 4-20 mA-Konzept nur die Kommunikation in eine Richtung
erlaubt und auch nur eine Prozessvariable übertragen kann. Die
Entwicklung des Hart-Standards lieferte mit zusätzlichen digitalen
Kommunikationsmöglichkeiten die Grundlage zur Realisierung
„intelligenter“ Transmitter. Dabei können die gleichen verdrillten
Zweidrahtleitungen verwendet werden, wie sie auch herkömmliche
4-20 mA-Messgeräte nutzen. Erreicht wird dies durch Modulation
eines 1 mAss FSK-Signals (Frequency-Shift Keyed) auf das
4-20 mA-Analogsignal ohne Unterbrechung der Übertragung des
ursprünglichen Wertes. Vereinfacht ausgedrückt ist das Hart-Protokoll
der globale Standard zum Senden und Empfangen digitaler
Information über Analogleitungen zwischen intelligenten Geräten
und einem Steuerungs- oder Überwachungssystem.
Das Bauteil AD5700 ist das erste komplette Hart-Modem-IC von
Analog Devices. Es ist bei der „Hart Communication Foundation“
als Bestandteil einer Smart Field Instrument-Demo-Lösung registriert.
Aufbauend auf dem Know-how in der Signalverarbeitung
wurde ein Einchip-Hart-Modem mit dem branchenweit niedrigsten
Stromverbrauch entwickelt. Das Hart-Modem erledigt das Encoding
und Decoding von Hart-Kommunikationssignalen in rauen
Industrieumgebungen mit hohen Rauschanteilen.
Der Anwender profitiert von einer zuverlässigen Kommunikationsschnittstelle,
die sich schnell und einfach implementieren lässt
und bei der Hart Communication Foundation registriert werden
kann. Das komplette Hart-Modem-IC enthält alle erforderlichen
Funktionen wie Filter, Signalerkennung, Modulation, Demodulation
und Signalerzeugung (Bild 2). Diese hohe Integrationsdichte
senkt die Zahl der erforderlichen externen Bauteile und spart Platz
auf der Leiterplatte. In der Praxis kommt das Modem gegenüber
Alternativen mit 60 Prozent weniger Bauteilen aus und kann über
75 Prozent Platz auf dem Board sparen. Es wird angeboten in 4
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