AD5700ACPZRL7 مودم تک‌تراشه‌ای دارای گواهی HART، نوآوری اینترنت اشیا صنعتی را پیش می‌برد.

^{10 نوامبر 2025 - در زمینه های اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق هوشمند، راه حل های ارتباطی قابل اعتماد از راه دور در حال تبدیل شدن به محوری برای تحول هوشمند هستند. AD5700ACPZ-RL7، یک مودم تک تراشه ای که توسط بنیاد ارتباطات HART تایید شده است، معماری ارتباطی دستگاه های صنعتی را با یکپارچگی استثنایی و عملکرد ارتباطی پایدار خود بازتعریف می کند.}

 

 

 

I.Chip معرفی
 

 

^{AD5700ACPZ-RL7 یک تراشه مودم HART با کارایی بالا است که به طور خاص برای کاربردهای اتوماسیون صنعتی طراحی شده است. با داشتن یک بسته فشرده، عملکرد کامل لایه فیزیکی پروتکل HART را یکپارچه می کند. این تراشه با گواهینامه دقیق درجه صنعتی، الزامات ارتباطی را در محیط های صنعتی سخت برآورده می کند و راه حل های ارتباطی قابل اعتمادی را برای فرستنده های هوشمند و تجهیزات کنترل فرآیند ارائه می دهد.}

 

 

 

^{1. ویژگی های فنی اصلی}

^{پشتیبانی کامل از پروتکل HART}

^{مودم 1200Hz/2200Hz FSK یکپارچه}

^{پشته پروتکل لایه فیزیکی کامل HART را پشتیبانی می کند}

^{تقویت کننده و فیلترهای قابل برنامه ریزی داخلی}

^{تشخیص خودکار حامل و نظارت بر کیفیت سیگنال}

 

^{Front-End آنالوگ با کارایی بالا}

^{ADC و DAC 16 بیتی با دقت بالا}

^{مرجع ولتاژ دقیق یکپارچه}

^{پشتیبانی از حفاظت اضافه ولتاژ ± 60 ولت}

^{عملکرد عالی ضد تداخل}

 

^{طراحی قابلیت اطمینان درجه صنعتی}

^{محدوده دمای عملیاتی: -40 ℃ تا +125 ℃}

^{منبع تغذیه تک: 3.3V/5V}

^{معماری کم مصرف با جریان آماده به کار <10μA}

 

^{2. ارزش و مزایا طراحی}

^{ساده سازی طراحی سیستم}

^{اجرای تک تراشه عملکرد کامل ارتباط HART}

^{به طور قابل توجهی تعداد اجزای خارجی را کاهش می دهد}

^{پیچیدگی سیستم و هزینه کلی را کاهش می دهد}

 

^{قابلیت های پیکربندی انعطاف پذیر}

^{رابط استاندارد UART برای ارتباط میزبان}

^{پارامترهای ارتباطی قابل برنامه ریزی}

^{پشتیبانی از چندین حالت عملیاتی}

 

^{عملکرد ارتباطات قابل اعتماد}

^{قابلیت مهار نویز قدرتمند}

^{کنترل دریافت سیگنال خودکار}

^{انتقال پایدار از راه دور}

 

 

 

II. تجزیه و تحلیل نمودار بلوک عملکردی

 

 

^{1. هسته مودم هارت}

^{مدولاتور FSK: تعدیل کننده کلیدهای تغییر فرکانس که سیگنال های دیجیتال را به سیگنال های فرکانس مشخص شده توسط پروتکل HART (1200 هرتز و 2200 هرتز) تبدیل می کند.}

^{FSK DEMODULATOR: دمدولاتور که داده های دیجیتال را از سیگنال های HART استخراج می کند.}

^{فیلتر باند گذر و بایاسینگ: فیلتر باند گذر و مدار بایاسینگ که برای تنظیم سیگنال و سرکوب نویز استفاده می شود.}

 

 

^{2. ساعت و نوسانگر}

^{OSC: نوسان ساز داخلی، کار با کریستال های خارجی (به عنوان مثال، XIAL1، XIAL2) برای ارائه سیگنال های ساعت.}

^{CLKOUT: پین خروجی ساعت، قادر به ارائه سیگنال های ساعت به دستگاه های خارجی است.}

^{CLK_CFG0 / CLK_CFG1: پین های پیکربندی ساعت که برای تنظیم حالت ها یا فرکانس های ساعت استفاده می شود.}

 

^{3. رابط ارتباطی
رابط UART:}

^{TXD / RXD: انتقال/دریافت اطلاعات سریال.}

^{RTS / CTS: درخواست ارسال/پاک کردن برای ارسال، برای کنترل جریان سخت افزاری استفاده می شود.}

^{CD: Carrier Detect که نشان دهنده وجود سیگنال های HART است.}

^{DUPLEX: کنترل Full-Duplex، برای جابجایی بین حالت های انتقال و دریافت استفاده می شود.}

 

^{4. قدرت و ولتاژ مرجع}

^{IOVcc: ولتاژ منبع تغذیه I/O}

^{REG_CAP: پین خازن رگولاتور برای تنظیم کننده ولتاژ داخلی}

^{مرجع ولتاژ: منبع مرجع ولتاژ داخلی}

^{REF_REF_IN: ورودی ولتاژ مرجع خارجی}

 

^{5. پردازش سیگنال آنالوگ}

^{BUFFER: تقویت کننده بافر برای افزایش قابلیت درایو}

^{ADC_IP: پین ورودی ADC برای دریافت سیگنال آنالوگ}

^{HART_IN/HART_OUT: پین های ورودی و خروجی سیگنال HART}

^{HART_VO: خروجی ولتاژ HART}

 

^{6. کنترل و پیکربندی}

^{HART_SEL: پین انتخاب حالت HART}

^{ABC: کنترل تعصب خودکار}

 

 

سناریوهای کاربردی

 

^{این تراشه معمولاً در موارد زیر استفاده می شود:}

^{اتوماسیون فرآیندهای صنعتی (به عنوان مثال، ارتباط HART در سیستم های PLC و DCS)}

^{فرستنده های هوشمند (ابزار میدانی که از پروتکل HART پشتیبانی می کنند)}

^{مولتی پلکسرهای HART}

^{ماژول های ورودی/خروجی آنالوگ (به عنوان مثال، با DAC هایی مانند AD5421 و AD5422 استفاده می شود)}

 

^{توابع پین و جریان سیگنال}

^{پین های ورودی: HART_IN (سیگنال های HART خارجی را دریافت می کند)، RXD (داده های سریال را دریافت می کند)، CLK_CFG0/1 (پیکربندی ساعت)، RESET (بازنشانی)، و غیره.}

^{پین‌های خروجی: HART_OUT (سیگنال‌های HART را ارسال می‌کند)، TXD (داده‌های سریال را ارسال می‌کند)، CLKOUT (خروجی سیگنال‌های ساعت) و غیره.}

^{برق و زمین: Vcc (منبع تغذیه مثبت)، AGND (زمین آنالوگ)، DGND (زمین دیجیتال)، IOVcc (منبع تغذیه I/O)، تضمین منبع تغذیه پایدار تراشه و زمین مرجع سیگنال.}

 

^{خلاصه
AD5700/AD5700-1 یک تراشه مودم HART بسیار یکپارچه است که مدولاسیون/دمودولاسیون، فیلتر کردن، مدیریت ساعت و عملکردهای رابط UART را ترکیب می کند. این برای ارتباطات دیجیتال قابل اعتماد بین ابزارهای میدان صنعتی و سیستم های کنترل مناسب است. مصرف انرژی کم و سطح بالای یکپارچگی آن را به انتخابی ایده آل برای طراحی دستگاه HART تبدیل کرده است.}

 

 

 

 

III. نمودار شماتیکی از اصل رمزگذار تغییر فرکانس (FSK).

 

 

 

1. تجزیه و تحلیل اصول فنی: موتور DDS به عنوان هسته

 

^{AD5700 از یک موتور سنتز دیجیتال مستقیم (DDS) برای پیاده سازی مدولاسیون FSK استفاده می کند. فناوری DDS سیگنال‌ها را از طریق انباشته‌گرهای دیجیتال و جداول جستجوی شکل موج تولید می‌کند و مزیت اصلی آن تداوم فاز ذاتی است. در طول سوئیچینگ فرکانس، هیچ جهش فازی رخ نمی دهد و در نتیجه خروجی FSK با طیف خالص و قابلیت ضد تداخل قوی ایجاد می شود که به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان ارتباطات را افزایش می دهد.}

 

 

^{2. نقشه برداری عملکردی: از شماتیک تا تراشه داخلی}

^{شکل 20 «رمزگذار FSK مبتنی بر DDS» اگرچه یک مدل ساده شده است، اما مستقیماً به ماژول‌های عملکردی داخلی AD5700 نگاشت می‌شود.:}

 

^{رجیستر 1 "Frequency Control Word": مربوط به رجیسترهای پیکربندی AD5700 است. کاربران پارامترها را از طریق رابط SPI برای تنظیم فرکانس حامل (مثلاً 1200 هرتز و 2200 هرتز) می نویسند.}

 

^{2 "DDS Engine and DAC": این هسته AD5700 است - منطق کامل DDS و یک DAC با دقت بالا را ادغام می کند. هنگامی که سیگنال های دیجیتال ('0' و '1') از پروتکل HART تغییر کلمه کنترل فرکانس را کنترل می کنند، این ماژول به طور آنی و یکپارچه امواج سینوسی آنالوگ خالص مربوطه را تولید می کند.}

 

^{3.خروجی FSK: خروجی نهایی از پین MOD_OUT AD5700 یک سیگنال آنالوگ FSK پیوسته فاز است که به طور دقیق فیلتر و پردازش شده، آماده ارسال به مدارهای درایور بعدی و کوپل شدن به حلقه جریان 4-20 میلی آمپر است.}

 

^{3. ارزش کاربرد صنعتی
معماری مبتنی بر DDS سه مزیت اصلی را برای کاربردهای صنعتی ارائه می دهد:}

^{1. دقت بالا: کنترل دیجیتال دقت فرکانس مطلق را تضمین می کند و سازگاری با تمام دستگاه های HART را تضمین می کند.}

^{2. قابلیت اطمینان بالا: ویژگی های فاز پیوسته نرخ خطای بیت را کاهش می دهد و آن را برای محیط های سخت صنعتی مناسب می کند.}

^{3. طراحی ساده: یک تراشه منفرد جایگزین مدارهای مجزای پیچیده می شود و به طور قابل توجهی سطح PCB و هزینه های کالیبراسیون را کاهش می دهد.}

^{این طراحی AD5700 را به یک راه حل ایده آل برای ارتباطات HART در برنامه های کاربردی کنترل فرآیند تبدیل می کند.}

 

 

 

IV. پیکربندی مدار خارجی

 

 

تجزیه و تحلیل طراحی مدار HART_OUT با بار مقاومتی

 

^{1. عملکرد اصلی
این مدار وظیفه کوپلینگ سیگنال FSK تولید شده توسط AD5700 را به صورت سازگار با باس HART بر عهده دارد.}

 

^{2. تجزیه و تحلیل تابع جزء}

^{خازن سری 2.2 μF: به عنوان یک خازن مسدود کننده DC عمل می کند و از ورود بایاس DC به گذرگاه جلوگیری می کند و در عین حال به سیگنال های AC FSK اجازه می دهد بدون تضعیف عبور کنند.}

^{خازن 22 nF به زمین: به عنوان یک فیلتر فرکانس بالا و خازن جداکننده عمل می کند، نویز فرکانس بالا را از سیگنال خروجی حذف می کند و پایداری تقویت کننده عملیاتی را افزایش می دهد.}

 

^{R_LOAD (230 Ω تا 600 Ω): نشان دهنده امپدانس استاندارد شبکه HART است. امپدانس بار کلی باید در این محدوده تضمین شود تا قدرت سیگنال تضمین شود و از بازتاب جلوگیری شود.}

 

^{3. ارزش طراحی
این ساختار یک رابط خروجی استاندارد معتبر است که ارتباط مناسب بین دستگاه و هر دستگاه استاندارد HART Master را تضمین می کند.}

 

 

^{تجزیه و تحلیل طراحی مدار فیلتر خارجی برای ADC_IP}

 

^{1. عملکرد اصلی
این مدار سیگنال های ورودی را فیلتر و ضعیف می کند و سیگنالی تمیز و با مقیاس مناسب به مدار تشخیص حامل داخلی تراشه ارائه می دهد.}

 

^{2. تجزیه و تحلیل تابع جزء}

^{مقاومت 1.2 MΩ و خازن 300 pF: یک فیلتر پایین گذر RC را برای سرکوب نویز فرکانس بالا و تداخل گذرا تشکیل دهید و از تحریک نادرست جلوگیری کنید.}

 

^{شبکه مقاومتی (1.2 MΩ، 150 kΩ): به طور قابل توجهی سیگنال را ضعیف می کند تا اطمینان حاصل شود که دامنه ورودی در محدوده ایمن باقی می ماند و با الزامات سطح تشخیص مطابقت دارد.}

 

^{3. ارزش طراحی
این مدار فیلتر برای دستیابی به تشخیص حامل پایدار و قابل اعتماد در محیط‌های سخت صنعتی بسیار مهم است و به طور موثر از هشدارهای کاذب یا تشخیص از دست رفته جلوگیری می‌کند.}

 

 

 

V. مدار کاربردی معمولی در سیستم های ارتباطی HART صنعتی

 

تجزیه و تحلیل مدار HART در ماژول ورودی جریان
 

^{این نمودار AD5700 را به عنوان یک دستگاه Slave HART نشان می‌دهد که در یک مدار رابط معمولی یک ماژول ورودی جریان 4-20mA یکپارچه شده است (به عنوان مثال، واقع در کانال کارت AI یک سیستم کنترل).}

 

^{1. موقعیت یابی عملکرد هسته}

^{این مدار برای دریافت دستورات FSK از فرستنده های HART میدانی و ارسال داده های پاسخ FSK بدون قطع یا تداخل با سیگنال آنالوگ اولیه 4-20 میلی آمپر طراحی شده است.}

 

 

 

^{2. تجزیه و تحلیل ماژول مدار کلید}

^{شبکه استخراج و تزریق سیگنال:}

^{مقاومت 150Ω: این مقاومت تطبیق امپدانس هسته برای ارتباط HART است. همراه با ظرفیت خط، بار تقریباً 500Ω را برای برآورده کردن مشخصات لایه فیزیکی HART تشکیل می‌دهد و اطمینان می‌دهد که سیگنال‌ها می‌توانند به درستی کوپل شده و استخراج شوند.}

^{مقاومت های تقسیم کننده ولتاژ 75kΩ و 22kΩ: برای ایجاد یک ولتاژ بایاس 0.75 ولت DC در سمت میدان سوئیچ خروجی FSK استفاده می شود که نقطه عملیاتی صحیح را برای ترانزیستور سوئیچینگ مرحله خروجی فراهم می کند.}

 

^{حفاظت ولتاژ گذرا:}

^{مقاومت 150Ω و دیود TVS با هم مدار محافظ جلویی را تشکیل می دهند. مقاومت 150Ω برای محدود کردن جریان عمل می‌کند، در حالی که دیود TVS پالس‌های گذرا ولتاژ بالا را می‌بندد و از تراشه AD5700 در برابر آسیب‌های ناشی از نوسانات ناشی از میدان و تخلیه الکترواستاتیک محافظت می‌کند.}

 

^{رابط AD5700:}

^{HART_OUT: سیگنال های FSK را از طریق شبکه ای متشکل از یک مقاومت 75 کیلو اهم و خازن 150 pF به گذرگاه تزریق می کند.}

^{ADC_IP: سیگنال های FSK را از طریق یک فیلتر کم گذر RC با امپدانس بالا که توسط یک مقاومت 1.2MΩ و خازن 300pF تشکیل شده است دریافت می کند و تشخیص حامل را انجام می دهد.}

 

^{3. ارزش طراحی}

^{این یک راه حل کامل و صنعتی قوی کانال ورودی HART است که همزیستی سیگنال های آنالوگ و ارتباطات دیجیتال را در حالی که اقدامات حفاظتی ضروری را در بر می گیرد، امکان پذیر می کند.}

 

^{تجزیه و تحلیل مدار دستگاه HART ثانویه
این نمودار روش اتصال ساده شده AD5700 را به عنوان یک دستگاه HART ثانویه (مانند ارتباط دهنده HART دستی یا سایر دستگاه های هوشمند در سیستم که در کنترل 4-20 میلی آمپر شرکت نمی کنند) نشان می دهد.}

 

 

تجزیه و تحلیل مدار دستگاه HART ثانویه

 

^{این نمودار روش اتصال ساده شده AD5700 را به عنوان یک دستگاه HART ثانویه (مانند ارتباط دهنده HART دستی یا سایر دستگاه های هوشمند در سیستم که در کنترل 4-20 میلی آمپر شرکت نمی کنند) نشان می دهد.}

 

 

 

^{1. موقعیت یابی عملکرد هسته}

^{این مدار دستگاه را قادر می‌سازد تا بدون اتصال مستقیم به صورت سری در حلقه جریان 4-20 میلی آمپر، به صورت موازی به گذرگاه HART برای نظارت یا برقراری ارتباط با دستگاه‌های اصلی/slave HART اصلی متصل شود.}

 

^{2. تجزیه و تحلیل ماژول مدار کلید}

^{رابط موازی با امپدانس بالا:}

^{مقاومت 1.2MΩ: این مقاومت با ارزش بالا تضمین می کند که دستگاه ثانویه دارای حداقل اثر بارگذاری در حلقه اصلی 4-20 میلی آمپر DC است و به سختی بر انتقال سیگنال آنالوگ معمولی تأثیر می گذارد.}

^{خازن 300pF: یک فیلتر پایین گذر با مقاومت تشکیل می دهد تا نویز فرکانس بالا را سرکوب کند و در عین حال به سیگنال های HART FSK اجازه عبور دهد.}

^{مسیر سیگنال:
هر دو مسیر دریافت و ارسال از طریق این شبکه امپدانس بالا به اتوبوس متصل می شوند. به دلیل اتصال موازی، سیگنال های ارسالی و دریافتی آن بر روی خط اصلی قرار می گیرند.}

 

^{3. ارزش طراحی}

^{یک روش استاندارد و غیر مزاحم برای اتصال دستگاه های HART ارائه می دهد. این طراحی ساده، مقرون به صرفه است و تضمین می‌کند که عملکرد عادی سیستم کنترل اصلی هنگام اتصال دستگاه‌های اشکال‌زدایی یا نظارت، بی‌تأثیر باقی می‌ماند.}

 

 

^{مدار HART برای ماژول ورودی فعلی}

^{موقعیت یابی: به عنوان یک دستگاه Slave HART در کانال های ورودی آنالوگ 4-20mA یکپارچه شده است.
طراحی هسته: از مقاومت تطبیق امپدانس 150Ω برای اطمینان از جفت شدن سیگنال استفاده می کند، بایاس 0.75 ولت DC را از طریق شبکه مقاومتی 75kΩ/22kΩ ایجاد می کند.
مکانیسم حفاظت: مجهز به دیودهای TVS و مقاومت های محدود کننده جریان برای حفاظت از ولتاژ گذرا
ویژگی های رابط: انتقال و دریافت سیگنال را از طریق شبکه های RC دقیق اجرا می کند و الزامات قابلیت اطمینان محیط صنعتی را برآورده می کند.}

 

^{مدار دستگاه HART ثانویه}

^{موقعیت یابی: به عنوان یک دستگاه موازی (به عنوان مثال، پیکربندی کننده دستی) به شبکه های HART متصل می شود
طراحی هسته: اتصال غیر نفوذی را با استفاده از مقاومت های با ارزش 1.2MΩ اجرا می کند
کوپلینگ سیگنال: مسیر AC را از طریق خازن های 300pF بدون تأثیر بر انتقال سیگنال DC تشکیل می دهد.
مزیت کاربرد: ساختار ساده با هزینه کم، مناسب برای تجهیزات تشخیصی و پیکربندی به طور موقت متصل}

 

^{این دو نوع مدار، روش‌های اتصال استاندارد را برای AD5700 به‌عنوان یک دستگاه اصلی یا یک دستگاه کمکی در شبکه‌های HART تعریف می‌کنند و راه‌حل‌های استاندارد شده برای سناریوهای کاربردی مختلف ارائه می‌دهند.}

 

 

 

 

VI. نمودار مدار اتصال معمولی

 

 

^{مدار رابط دیجیتال بین AD5700 و میکروکنترلر
این نمودار اتصالات ارتباطی و کنترلی بین AD5700 و MCU اصلی سیستم را تعریف می کند که به عنوان "مغز دیجیتال" کل سیستم عمل می کند.}

 

 

^{1. عملکرد اصلی:
یک کانال تبادل داده و کنترل بین MCU و AD5700 ایجاد می کند.}

 

^{2. تجزیه و تحلیل اتصال کلید:}

^{رابط ارتباطی سریال:}

^{TXD: داده هایی را برای ارسال از MCU دریافت می کند. MCU دستورات و داده های HART را از طریق این پین به AD5700 برای مدولاسیون FSK ارسال می کند.}

^{RXD: داده های دریافتی را به MCU خروجی می دهد. AD5700 داده های HART دمودوله شده را از طریق این پین به MCU ارسال می کند.}

 

^{کنترل جریان سخت افزاری:}

^{RTS: درخواست ارسال که توسط MCU کنترل می شود. MCU این پین را پایین می کشد تا به AD5700 اطلاع دهد تا برای دریافت داده آماده شود و AD5700 آماده سازی های مربوطه را بر اساس این سیگنال انجام می دهد.}

 

^{تشخیص حامل:}

^{CD: خروجی Carrier Detect که توسط AD5700 هدایت می شود. هنگامی که تراشه یک سیگنال معتبر FSK را در گذرگاه HART تشخیص می‌دهد، MCU را از طریق این پین مطلع می‌کند و نشان می‌دهد که «داده‌ها در حال دریافت هستند».}

 

^{تنظیم مجدد و فعال کردن:}

^{RESET: پین بازنشانی سراسری برای بازگرداندن تراشه به حالت اولیه روشن شدن آن استفاده می‌شود.}

^{RET_EN: پین فعال کردن تابع رزرو شده یا خاص. عملکرد خاص آن باید مطابق دیتاشیت پیکربندی شود.}

 

^{3. ارزش طراحی:}

^{این مجموعه از اتصالات یک رابط سریال ناهمزمان استاندارد را تشکیل می‌دهد، که AD5700 را قادر می‌سازد تا مانند اکثر دستگاه‌های جانبی سریال به راحتی توسط MCU کنترل شود و توسعه درایور نرم‌افزار را به طور قابل توجهی ساده‌تر می‌کند.}

 

 

 

^{مدار رابط ورودی/خروجی برق و آنالوگ AD5700
این نمودار منبع تغذیه تراشه، ولتاژ مرجع و مسیرهای ورودی/خروجی سیگنال آنالوگ را مشخص می کند که برای اطمینان از کیفیت سیگنال HART حیاتی هستند.}

 

 

 

 

^{1. توابع اصلی:}

^{منبع تغذیه تمیز و مرجع ولتاژ دقیق را برای تراشه فراهم می کند}

^{پردازش سیگنال ورودی و خروجی آنالوگ HART را انجام می دهد}

 

^{2. تجزیه و تحلیل مدار بحرانی:}

^{مدیریت انرژی:}

^{منبع تغذیه گسترده: VCC از محدوده ولتاژ گسترده ای از 1.7 ولت تا 5.5 ولت پشتیبانی می کند و سازگاری با سیستم های مختلف MCU کم مصرف را تسهیل می کند.}

^{خازن‌های جداکننده: ترکیبی از خازن‌های 10µF و 100nF برای جداسازی برق، فیلتر کردن نویز فرکانس پایین و فرکانس بالا به ترتیب برای اطمینان از کیفیت برق استفاده می‌شود که برای عملکرد پایدار مدارهای آنالوگ بسیار مهم است.}

^{REG_CAP: این پایه برای خازن خارجی تنظیم کننده ولتاژ داخلی باید به یک خازن با مقدار مشخص شده مطابق برگه داده متصل شود تا از پایداری منبع تغذیه داخلی اطمینان حاصل شود.}

 

^{3. ارزش طراحی:}

^{این بخش مدار به عنوان پایه ای برای اطمینان از عملکرد لایه فیزیکی ارتباط HART عمل می کند. قدرت دقیق و طراحی های مرجع دقت تولید سیگنال را تضمین می کند، در حالی که پیکربندی مناسب رابط آنالوگ استحکام سیگنال را در محیط های سخت صنعتی تضمین می کند.}

 

^خلاصه

^{با ترکیب این دو نمودار، یک زیرسیستم ارتباطی کامل دستگاه Slave HART تشکیل می شود:}

 

^{نمودار 1 (رابط دیجیتال) پروتکل و پردازش داده را کنترل می کند و MCU را قادر می سازد AD5700 را کنترل و با آن تعامل داشته باشد.}

^{نمودار 2 (رابط برق و آنالوگ) وظیفه تولید سیگنال، تهویه و یکپارچگی، تبدیل دستورات دیجیتال به سیگنال های آنالوگ HART با کیفیت بالا و استخراج مطمئن سیگنال ها از گذرگاه را بر عهده دارد.}

 

^{با پیروی از این طرح‌های مرجع، مهندسان می‌توانند به طور موثر و قابل اعتماد عملکرد ارتباط HART را در فرستنده‌ها، محرک‌ها یا سیستم‌های کنترل 4-20 میلی‌آمپری خود ادغام کنند.}

 

 

VII. نمودار بلوک مدار نمایش مرجع برای فرستنده های هوشمند HART-Enabled

 

^{نمای کلی معماری سیستم: یک فرستنده هوشمند HART معمولی}

^{این بلوک دیاگرام یک راه حل فرستنده هوشمند مبتنی بر میکروکنترلر ADuCM360 و مبدل دیجیتال به آنالوگ AD5421 را نشان می دهد. گردش کار آن را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:}

 

 

 

 

 

<sup>1. Sensing: سیگنال های فیزیکی از طریق سنسورهای فشار و سنسورهای دما (به عنوان مثال، PT100) جمع آوری می شوند.
2. پردازش: میکروکنترلر ADuCM360 محاسبات، خطی سازی و جبران را انجام می دهد.
3. خروجی و ارتباطات:</sup>

• ^{داده های پردازش شده از طریق AD5421 به یک خروجی سیگنال جریان آنالوگ استاندارد 4-20 میلی آمپر تبدیل می شوند.}
• ^{به طور همزمان، AD5700 پیکربندی دیجیتال یا داده های تشخیصی را به شکل سیگنال های HART FSK بر روی حلقه 4-20 میلی آمپر قرار می دهد و ارتباط دو طرفه را امکان پذیر می کند.}

 

^{تجزیه و تحلیل نقش اصلی و اتصال AD5700
در این سیستم، AD5700 نقش حیاتی یک مودم HART را ایفا می کند و اتصال آن به وضوح موقعیت عملکردی آن را مشخص می کند:}

 

^{1. Command و Data Interface با Host MCU}

^{هدف اتصال: UART میکروکنترلر ADuCM360
عملکرد: این به عنوان اتصال "مغز" برای AD5700 عمل می کند. MCU داده های HART (مثلاً مدل دستگاه، برد، اطلاعات تشخیصی) را از طریق UART به AD5700 ارسال می کند و دستورات HART را از ایستگاه میزبان (به عنوان مثال، پارامترهای پرس و جو، تغییر تنظیمات) از AD5700 دریافت می کند. سیگنال هایی مانند TXD، RXD، RTS و CD در اینجا برای دستیابی به کنترل دقیق زمان بندی ارتباط با یکدیگر تعامل دارند.}

 

^{2. یکپارچه سازی سیگنال آنالوگ با DAC}

^{هدف اتصال: خروجی جریان AD5421 DAC.}

^{عملکرد: این نقطه اختلاط برای سیگنال های HART و سیگنال های آنالوگ 4-20 میلی آمپر است. سیگنال FSK تولید شده توسط AD5700 از پین HART_OUT خارج می شود و به مرحله خروجی AD5421 متصل می شود، دقیقاً روی سیگنال 4-20 میلی آمپر DC قرار می گیرد. این طراحی تضمین می‌کند که ارتباط HART با سیگنال اصلی آنالوگ بحرانی تداخل نداشته باشد، و امکان همزیستی سیگنال در یک جفت سیم را فراهم می‌کند.}

 

^{3.تشخیص حامل و پیوند سیستم}

^{هدف اتصال: کانکتور آزمایشی (T1: CD).}

^{عملکرد: پین CD AD5700 نه تنها به MCU متصل است، بلکه ممکن است به نقاط تست نیز هدایت شود. این امر مهندسان را در نظارت بر فعالیت های ارتباطی HART در اتوبوس در هنگام اشکال زدایی تسهیل می کند و به عنوان یک پنجره حیاتی برای تشخیص و نگهداری سیستم عمل می کند.}

 

 

^{سناریوهای کاربردی و ارزش طراحی}

^{این طراحی مرجع ارزش اصلی AD5700 را در اینترنت صنعتی اشیا نشان می دهد:}

 

^{فعال کردن ارتقاهای هوشمند و دیجیتال: فرستنده های سنتی 4-20 میلی آمپر را از دستگاه های آنالوگ صرف به دستگاه های هوشمندی تبدیل می کند که قادر به پیکربندی، کالیبراسیون، تشخیص و پیش بینی خطا از راه دور هستند. مهندسان می توانند دستگاه ها را بدون حضور در محل، با استفاده از دستگاه های دستی یا سیستم های کنترل HART مدیریت و نگهداری کنند.}

 

^{تضمین قابلیت اطمینان ارتباطات: در یک محیط صنعتی که از "فیلترهای ورودی HART" و مدارهای "محافظت حلقه" تشکیل شده است، AD5700 ارتباطات HART پایدار و قابل اعتماد را حتی در تنظیمات صنعتی پر سر و صدا تضمین می کند.}

 

^{ارائه یک راه حل کامل: این بلوک دیاگرام راه حل تراشه سرتاسر دستگاه های آنالوگ، حسگری، پردازش، خروجی و ارتباطات فراگیر را به نمایش می گذارد. به عنوان یک جزء ارتباطی اختصاصی، AD5700 به هم افزایی بهینه با سایر تراشه‌های شرکت مانند میکروکنترلرها و DAC دست می‌یابد که پیچیدگی طراحی را به‌طور قابل‌توجهی ساده کرده و زمان عرضه به بازار را کوتاه می‌کند.}

 

^{خلاصه
در این مدار نمایش فرستنده هوشمند HART، AD5700ACPZ-RL7 نقشی ضروری به عنوان یک "افسر ارتباط" ایفا می کند. این به طور موثر و قابل اعتماد اطلاعات دیجیتال را رمزگذاری می کند و آن را بر روی حلقه جریان آنالوگ تعدیل می کند و به عنوان یک جزء کلیدی فعال برای دستیابی به تجهیزات اتوماسیون فرآیند هوشمند و شبکه ای عمل می کند.}

 

 

 

هشتم. نمودار بلوک مدار فرستنده با نیروی حلقه

 

 

^{این نمودار مدار کاربردی هسته AD5700/AD5700-1 را در یک فرستنده معمولی (دو سیمه) با منبع تغذیه حلقه نشان می دهد. این معماری یکی از کلاسیک ترین و چالش برانگیزترین طرح ها در زمینه کنترل فرآیند است که AD5700 نقش مهمی در آن ایفا می کند.}

^{تجزیه و تحلیل زیر عملکردهای کلیدی AD5700 را در سیستم مبتنی بر حلقه روشن می کند:}

 

 

 

^{چالش اصلی سیستم: تعادل قدرت و ارتباطات}

^{محدودیت اساسی فرستنده های لوپ در این واقعیت نهفته است که تمام توان مصرفی کل دستگاه باید از حلقه جریان 4-20 میلی آمپر گرفته شود، با مصرف برق کل تقریباً 3.5 میلی آمپر (در 4 میلی آمپر) تجاوز نمی کند. فراتر از این حد، نقطه صفر سیگنال آنالوگ را مختل می کند. در این زمینه است که ارزش AD5700 برجسته می شود.}

 

^{تجزیه و تحلیل نقش کلیدی و اتصالات AD5700 در سیستم}

^{تحت این شرایط سخت، AD5700 به عنوان یک مودم HART بسیار کم مصرف عمل می کند.}

 

^{1. Ultimate Power Management}

^{منبع تغذیه:نمودار نشان می دهد که VCC AD5700 توسط تنظیم کننده ولتاژ REGOUT داخلی سیستم تامین می شود. انرژی ورودی برای این تنظیم کننده به طور کامل از حلقه مشتق شده است.}

 

^{ارزش اصلی:مصرف انرژی فوق العاده پایین AD5700 پیش نیازی برای کاربرد آن در سیستم های لوپ است. این به طور موثر در حداقل بودجه فعلی کار می کند، و تضمین می کند که انتقال و دریافت سیگنال HART مصرف کل حلقه را به سطحی که بر خط پایه 4 میلی آمپر تأثیر می گذارد افزایش نمی دهد.}

 

^{2.HART تزریق و استخراج سیگنال}

^{انتقال سیگنال: سیگنال FSK تولید شده توسط پین HART_OUT AD5700 از طریق یک شبکه امپدانس بالا که از یک مقاومت 1.2MΩ و یک خازن 150pF تشکیل شده است، به حلقه متصل می شود. این طراحی با امپدانس بالا تضمین می‌کند که هنگام تزریق سیگنال‌های AC HART، فقط جریان DC اضافی ناچیز مصرف می‌شود.}

 

^{دریافت سیگنال: سیگنال‌های HART از حلقه به پین ​​ADC_IP برای دمودولاسیون از طریق یک شبکه فیلتر RC با امپدانس بالا، متشکل از یک مقاومت 1.2MΩ، یک خازن 300pF و یک مقاومت 150kΩ وارد می‌شوند. این شبکه به طور مشابه جذب جریان از حلقه را به حداقل می رساند.}

 

^{3. همکاری با میکروکنترلر سیستم}

^{رابط سریال: اتصال به MCU اصلی از طریق TXD، RXD، RTS و CD برای تبادل داده و کنترل زمان بندی ارتباطات، مطابق با اجرای آن در سایر برنامه ها.}

 

 

^{سناریوهای کاربردی و ارزش طراحی}

 

^{این نمودار یک راه حل فرستنده هوشمند مبتنی بر حلقه کامل و عملی را ارائه می دهد که در آن AD5700 به عنوان فعال کننده کلیدی "هوشمندی" آن عمل می کند:}

^{1. فرستنده‌های هوشمند دو سیم واقعی را فعال می‌کند: به سنسورها اجازه می‌دهد تا سیگنال‌های آنالوگ 4-20 میلی‌آمپر را در حالی که از ارتباطات دیجیتال HART دو طرفه بدون نیاز به برق خارجی پشتیبانی می‌کنند، خروجی دهند. این نشان دهنده هدف نهایی طراحی ابزار میدانی است.}

 

^{2.استراراراتضادهای طراحی اصلی را برطرف می کند: با مصرف انرژی بسیار کم و طراحی رابط امپدانس بالا، AD5700 کاملاً تضاد اساسی بین "عملکرد ارتباطی" و "بودجه دقیق توان" را در سیستم های دارای قدرت حلقوی حل می کند.}

 

^{3. اطمینان از قابلیت اطمینان ارتباطات: حتی در شرایط بسیار کم توان، معماری مبتنی بر DDS کیفیت تولید سیگنال HART را تضمین می کند، در حالی که شبکه فیلتر جلویی استحکام ارتباط را در محیط های صنعتی پر سر و صدا تضمین می کند.}

 

^{4. طراحی انطباق را ساده می کند: این مدار مرجع یک توپولوژی معتبر ارائه می دهد و به مهندسان کمک می کند تا به سرعت تست های انطباق لایه فیزیکی HART، به ویژه الزامات سختگیرانه برای دامنه سیگنال، شکل موج، و مصرف انرژی را پشت سر بگذارند.}

 

^{خلاصه
در این بلوک دیاگرام فرستنده مبتنی بر حلقه، AD5700ACPZ-RL7 نقش دوگانه ای را هم به عنوان یک "ارباب کارایی انرژی" و هم به عنوان "فعال کننده ارتباطات" ایفا می کند. این نه تنها به عنوان یک مودم پروتکل HART عمل می کند، بلکه یک تراشه تخصصی است که برای محیط های قدرت بسیار محدود بهینه شده است. وجود آن امکان توسعه فرستنده های هوشمند HART با کارایی بالا، کم مصرف و لوپ را فراهم می کند که به عنوان نیروی محرکه اصلی برای سنسورهای صنعتی که به سمت هوش و ادغام بالاتر پیش می روند، عمل می کند.}