Schaltungstipp Stromschleifen gespeistes Feldgerät mit HART-Schnittstelle

Autor / Redakteur: Michal Brychta * / Kristin Rinortner

Die hier vorgestellte Schaltung ist eine Beispielanwendung für integrierte Sensorik mit 4/20-mA-Analogausgang und HART-Schnittstelle.

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Bild 1: Stromschleifen gespeistes 4/20mA Feldgerät mit HART-Schnittstelle (Vereinfachtes Schaltbild)
Bild 1: Stromschleifen gespeistes 4/20mA Feldgerät mit HART-Schnittstelle (Vereinfachtes Schaltbild)
(ADI)

Bei der Schaltung in Bild 1 handelt es sich um ein industrietaugliches Stromschleifen gespeistes Feldgerät mit 4/20-mA-Analogausgang und einer HART-Schnittstelle (Highway Addressable Remote Transducer). Die HART-Technologie ist eine digitale Zweiwege-Kommunikation, bei der ein FSK-Signal (Frequency-Shift-Keyed) mit 1 mAss auf das Standard-Analogsignal (4/20 mA) moduliert wird. Dies erlaubt Funktionen wie ferngesteuerte Kalibrierung, Fehlerabfrage und die Übertragung von Prozessvariablen, die in Anwendungen wie Temperatur- und Drucksteuerungen erforderlich sind.

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Die Schaltung hat einen Compliance-Test durchlaufen, wurde getestet, verifiziert und bei der HART Communication Foundation (HCF) registriert.

Die Schaltung besteht aus dem ADuCM360, einem analogen Präzisions-Mikrocontroller mit geringem Energieverbrauch, dem AD5421, einem 16-Bit-D/A-Wandler, der aus der 4/20mA-Schleife versorgt wird, und dem AD5700, einem HART-konformen Modem-IC.

Analoge Front-End-Schnittstelle

Die analoge Eingangsstufe ADuCM360 enthält einen Zweifach Sigma/Delta-A/D-Wandler mit 24 Bit. Ebenfalls enthalten sind Instrumentenverstärker mit programmierbarer Verstärkung, eine Präzisions-Band-Gap-Referenz, programmierbare Stromquellen, ein flexibler Multiplexer und viele weitere Funktionen. Der direkte Anschluss an Analogsensoren wie Drucksensorbrücken, Widerstandthermometer, Thermoelemente und andere Sensortypen ist möglich.

Die Schaltung in Bild 1 zeigt eine Beispielverbindung für einen primären Brückensensor und ein sekundäres Widerstansthermometer. Die flexible Eingangsstufe des ADuCM360 ermöglicht jedoch viele andere Konfigurationen zur Entwicklung beliebiger und präziser Sensoranwendungen.

Primärer Sensoreingang

Der auf dem Chip des ADuCM360 befindliche ADC0 misst den primären Sensor des Feldgerätes, in Bild 1 als Brückenwandler dargestellt. Der Sensor ist für eine höhere elektromagnetische Störfestigkeit über ein RC-Filternetzwerk an die analogen Eingangspins AIN0 und AIN1 angeschlossen. Die Gleichtakt-Filterbandbreite beträgt etwa 16 kHz, die differenzielle Bandbreite 800 Hz.

Die Referenzspannungseingänge UREF+ und UREF− am ADuCM360 erfassen die Brückenanregungsspannung und eine ratiometrische Messung durch. Damit wird die Messung unabhängig vom exakten Wert der Sensor-Versorgungsspannung. Der integrierte Masseschalter trennt die Brückenanregung dynamisch und spart so Energie, falls die Anwendung dies verlangt.

Sekundärer Sensoreingang

Die Schaltung nutzt einen Pt-100-Widerstandsthermometer als sekundären Sensor. Das Widerstandsthermometer (RTD) misst die Temperatur des primären Sensors und ermöglicht somit eine Temperaturkompensation des primären Sensors, falls erforderlich.

Die programmierbare Stromquelle ADuCM360 versorgt das Widrestandsthermometer über den Anschluss AIN4. Der ADC1 auf dem ADuCM360 misst die Spannung über dem RTD mit Hilfe der als differenziellen Eingang konfigurierten Anschlüsse AIN3 und AIN2. Die genaue Höhe des Stromes, der durch das Widerstandsthermometer fließt, wird über einen Präzisionswiderstand (RREF) ermittelt und mit dem ADC1 über den Anschluss AIN7 gemessen. Der ADC1 nutzt die integrierte Band-Gap-Spannungsreferenz.

Digitale Datenverarbeitung, Algorithmus und Kommunikation

Der ADuCM360 enthält einen 32 Bit ARM Cortex M3 RISC-Prozessor mit integriertem 128 kByte nichtflüchtigem Flash/EE Memory, 8 kByte SRAM und einem 11-kanaligen DMA-Controller, der Kommunikationsperipherie (2× SPI, UART, I²C) unterstützt.

Die Demonstrationssoftware führt die Initialisierung und Konfiguration aus, verarbeitet Daten von den Analogeingängen, steuert den Analogausgang und übernimmt die HART-Kommunikation.

Analogausgang

Im AD5421 befindet sich ein 16-Bit-Präzisions-D/A-Wandler mit 4/20mA schleifenversorgtem Ausgangstreiber. Das Bauteil stellt alle Funktionen bereit, die für den Analogausgang des Feldgerätes erforderlich sind.

Der AD5421 wird über die SPI-Schnittstelle mit dem Controller ADuCM360 verbunden.

Ebenfalls im AD5421 enthalten sind eine Reihe von Diagnosefunktionen für die 4/20mA-Schleife. Der Hilfs-ADC misst mit einem Widerstandsteiler 20 MΩ/1 MΩ am Anschluss VLOOP die Spannung über den Schleifenanschlüssen des Gerätes. Der A/D-Wandler detektiert über den integrierten Sensor auch die Chiptemperatur. Der Controller ADuCM360 konfiguriert und liest die gesamte Diagnose des AD5421 aus. Alternativ kann der AD5421 auch unabhängig arbeiten.

Ein Beispiel: Falls die Kommunikation zwischen dem Controller und dem AD5421 versagt, setzt der AD5421 nach einer bestimmten Zeit seinen Analogausgang automatisch auf einen Alarmstrom von 3,2 mA. Dieser Alarmstrom signalisiert dem Host, dass das Feldgerät nicht funktioniert.

Die Software steuert jede Änderung des Ausgangsstromes von einem Wert zum anderen, um Störungen der HART-Kommunikation zu vermeiden.

HART-Kommunikation

Der AD5700 enthält ein komplettes HART-FSK-Modem. Das Modem ist über eine Standard-UART-Schnittstelle an den Controller ADuCM360 angeschlossen, komplementiert durch RTS (Request to Send) und das CD-Signal (Carrier Detect).

Die Amplitude der Spannung am HART-Ausgang ist durch den kapazitiven Teiler (0,068 μF/0,22 μF) auf den erforderlichen Wert eingestellt und an den Pin CIN des AD5421 gelegt. Dort wird die Spannung mit dem DAC-Ausgang kombiniert, um den Ausgangsstrom zu treiben und zu modulieren.

Der HART-Eingang wird von LOOP+ über einen einfachen passiven RC-Filter in den ADC-IP-Pin des AD5700 eingekoppelt. Der RC-Filter arbeitet als erste Stufe als Bandpassfilter für den HART-Demodulator und verbessert die elektromagnetische Störfestigkeit des Systems. Dies ist wichtig für robuste Anwendungen, die in rauen Industrieumgebungen arbeiten müssen.

Der Oszillator AD5700 mit geringem Energieverbrauch erzeugt das Taktsignal für das HART-Modem. Verwendet wird ein externer 3,8664-MHz-Quarz, der direkt an die Pins XTAL1 und XTAL2 angeschlossen ist.

Ausgangsschutz

Ein Überspannungsbegrenzer schützt die 4/20-mA-HART-Schnittstelle vor Überspannung. Er ist so dimensioniert, dass die maximal zulässige Spannung von 60 V am Pin REGIN des AD5421 nicht überschritten wird. Der Leckstrom des Überspannungsbegrenzers kann die Genauigkeit des Ausgangsstromes beeinträchtigen; deshalb sollte man den Leckstrom bei der Auswahl des Überspannungsbegrenzers im Auge behalten.

Ein externer FET (Verarmungstyp)kann in Verbindung mit dem AD5421 verwendet werden, um die maximale Schleifenspannung zu erhöhen.

Die Schaltung wird mit einem Diodenpaar in Serie mit dem Schleifenausgang gegen Verpolung geschützt.

Die Ferritperlen in Reihe mit der Schleife verbessern zusammen mit dem 4700-pF-Kondensator den Störschutz des Systems. Ein Kondensator mit höherer Kapazität sollte aufgrund der HART-Netzwerkspezifikation über den Schleifenanschlüssen nicht verwendet werden.

Die Zener-Diode (4,7 V) mit geringem Leckstrom schützt den auf dem Chip des AD5421 befindlichen 50-Ω-Schleifenwiderstand im Fall einer extern anliegenden Spannung zwischen dem COM-Pin des AD5421 und dem LOOP−Pin (zum Beispiel bei der Programmierung des ADuCM360 oder beim Debugging der Schaltung).

Stromversorgungen und Power-Management

Die komplette Schaltung einschließlich des Sensortreibers muss mit der begrenzten Energie aus der 4/20mA-Schleife arbeiten. Dies ist bei allen Stromschleifen gespeisten Feldgeräten eine übliche Herausforderung. Die Schaltung in Bild 1 zeigt eine Lösung, die mit wenig Energie auskommt und dennoch sehr leistungsfähig ist. Alle drei in der Anwendung verwendeten integrierten Schaltungen sind auf einen niedrigen Energieverbrauch optimiert. Die Schaltung nutzt ihre integrierten Funktionen, um eine flexible Power-Management-Struktur und eine optimale schleifengespeiste Lösung zu realisieren.

Der AD5421 wird von der Schleifenspannung der 4/20mA-Schleife versorgt und stellt der restlichen Schaltung eine geregelte Spannung zur Verfügung. Die Spannung REGOUT des AD5421 ist über den Anschluss-Pin programmierbar. Je nach Anforderung der Schaltung kann sie 1,8 bis 12 V betragen. Die Schaltung in Bild 1 nutzt die 3,3-V-Versorgungsspannungsoption. Die Bauteile ADuCM360 und AD5700 haben jedoch einen größeren Versorgungsspannungsbereich; daher kann eine andere, für die Anwendung passende Versorgungsspannung genutzt werden.

Der REGOUT-RC-Filter (10 μF/10 Ω/10 μF) unterdrückt Interferenzen, die aus der Schleife kommen und das Sensor analoge Front-End beeinträchtigen. Der Filter verhindert auch, dass von der Schaltung, speziell vom Controller und dem digitalen Bereich erzeugte Störungen in die Schleife gelangen. Dies ist für eine zuverlässige HART-Kommunikation wichtig.

Das HART-Modem AD5700 wird über einen zusätzlichen RC-Filter (470 Ω/1 μF) versorgt. Dieser Filter ist in einer schleifengespeisten Anwendung sehr wichtig, da er verhindert, dass Stromrauschen vom AD5700 in den 4/20mA-Schleifenausgang eingekoppelt wird und so die HART-Kommunikation beeinträchtigt. Das Rauschen der 4/20mA-Schleife wird speziell durch das HART-In-Band Rauschen während des Rauschtests gemessen. Das Modem nutzt den externen Quarz mit 8,2-pF-Kondensatoren nach Masse an den Pins XTAL1 und XTAL2. Diese Option benötigt die wenigste Energie.

Der ADuCM360 verfügt über ein sehr flexibles internes Power-Management mit vielen Optionen zur Versorgung und Taktung aller internen Blöcke und ermöglicht eine ausgewogene Balance zwischen der benötigten Funktion, der Leistungsfähigkeit und dem Energiebedarf für die spezielle Instrumentierung.

Die AVDD des analogen Front-Ends wird von einem anderen Filter (10 μF/Ferritperle/1,6 Ω/10 μF) bereitgestellt, um das Stromversorgungsrauschen zu minimieren und die Leistungsfähigkeit für Sensorsignale mit niedrigen Pegeln zu erhöhen.

Der Masseschalter-Pin GND_SW des ADuCM360 steuert die Anregung/Stromversorgung für den primären Sensor. Beim Einschalten des Geräts steht der Schalter auf der Stellung „Aus”. Diese Voreinstellung erlaubt die komplette Konfiguration des Systems einschließlich geeigneter Power-Betriebsarten vor dem Einschalten des Sensors. So lassen sich mögliche Einschaltstromspitzen am 4/20-mA-Schleifenausgang minimieren.

Auf ähnliche Weise wird der sekundäre Sensor von der programmierbaren Stromquelle des ADuCM360 versorgt. Daher wird seine Versorgung komplett über die Software gesteuert.

Die Software des ADuCM360

Ein Basis-Code-Beispiel, welches die Funktionalität und Leistungsfähigkeit der Schaltung demonstriert, findet man im Design Support Package CN-0267.

Das Code-Beispiel beinhaltet die Reaktion auf einen HART-Slave-Befehl um die Hardware-Funktion und Fähigkeit zu demonstrieren. Nicht im Code-Beispiel enthalten sind die Protokoll-Layer der HART-Kommunikation.

Häufige Varianten

Der ADuCM360 verfügt über ein leistungsstarkes, sehr flexibles analoges Front-End mit 12 analogen Eingängen und zusätzlichen Anschlüssen für Spannungsreferenz und Masseschalter. Der Chip ermöglicht den direkten Anschluss mehrerer Analogsensoren wie resistive Brückensensoren, Widerstandsthermometer oder Thermoelemente. Man sollte die Lösung nicht ausschließlich auf temperaturkompensierte Druckmessungen begrenzen, da sie für fast jeden Sensor verwendet werden kann.

Der ADuCM361 kann in Anwendungen, die nur einen Sigma-Delta-ADC in der analogen Eingangsstufe benötigen als Alternative zum ADuCM360 verwendet werden. Abgesehen vom zweiten A/D-Wandler enthält der ADuCM361 alle Funktionen des ADuCM360.

Der D/A-Wandler im ADuCM361 kann mit einem externen Transistor zur Steuerung der 4/20mA-Schleife verwendet werden. (siehe CN-0300).

Der AD5421 kann über den Schutz direkt an die Schleife angeschlossen werden. Alternativ lässt sich ein N-Kanal-MOSFET zwischen den AD5421 und die Versorgung der Schleife schalten (Bild 2). Mit dem zusätzlichen MOSEFT in dieser Konfiguration wird der Spannungsabfall über dem AD5421 auf etwa 12 V gehalten. Außerdem wird die Verlustleistung des AD5421 reduziert. Somit ergibt sich eine höhere Genauigkeit am 4/20mA-Analogausgang. Erhöht wird auch die maximal in der Schleife zulässige Spannung – auf den Wert des MOSFETs. Der zusätzliche MOSFET hat keine Auswirkungen auf die HART-Kommunikation.

Der AD5700 wird in dieser Schaltung in Verbindung mit einem 3,8664-MHz-Quarz verwendet. Diese Konfiguration kommt mit der geringsten Energie aus. Alternativ kann der AD5700-1 mit einem integrierten 0,5%-Präzisionsoszillator verwendet werden. Der interne Oszillator erhöht die Stromstärke des Modems im Vergleich zum Quarzoszillator um maximal 225 μA. Da kein externer Quarz erforderlich ist, spart diese Option Kosten und reduziert den Platzbedarf auf der Leiterplatte.

Für Anwendungen ohne Schleifenspeisung sind die Bauteile AD5410, AD5420, AD5422 oder AD5755 eine gute Wahl für den 4/20mA-DAC.

Schaltungsevaluierung und Test

Die Schaltung in Bild 1 basiert auf dem in Bild 3 gezeigten Board DEMO-AD5700D2Z.

Das Board DEMO-AD5700D2Z enthält einige zusätzliche Funktionen für eine leichte System-Evaluierung. Die Stecker mit 2,54 mm Raster ermöglichen optional primäre und sekundäre Sensorverbindungen. Testpunkte für HART RTS und CD können für HART-Konformitätstests verwendet werden.

Ein Steckverbinder an der Seite des Boards ermöglicht den Zugang zu Eindraht- und UART-Download/Debug-Signalen. Dies gestattet eine einfache Software-Entwicklung, Code Download und In-Circuit-Debugging sowie Emulation. Der Stecker ist mit einem im DEMO-AD5700D2Z enthaltenen kleinen Header Extender kompatibel zu allen Cortex-M3-basierten Entwicklungstools von Analog Devices wie etwa das EVAL-ADuCM360QSPZ Evaluation-Kit (das Evaluation-Kit ist nicht im Lieferumfang des DEMO-AD5700D2Z Boards enthalten).

Diese Funktionen sind im vereinfachten Blockdiagramm in Bild 1 nicht gezeigt. Man kann sie jedoch im vollständigen Blockdiagramm im Design Support Package CN-0267 sehen. Das Design Support Package enthält auch ein komplettes C-Code-Beispiel für das Feldgerät. Dieses ermöglicht die vollständige Verifikation und Evaluierung aller Hardware-Blöcke und Leistungsmerkmale der Schaltung und eine begrenzte Verifikation der Funktionen der HART-Schnittstelle. Detaillierte Informationen über die HART-Schnittstellenspezifikationen und Ressourcen erhält man von der HART Communication Foundation.

HART-Konformität

Das DEMO-AD5700D2Z wurde im Hinblick auf die Konformität zur HART FSK Physical Layer Spezifikation (HCF_SPEC-054, Revision 8.1)verifiziert. Verwendet wurden in der HART Physical Layer Test Specification (HCF_TEST-2, Revision 2.2) spezifizierte Methoden und Geräte. Das Board wurde der HART Communication Foundation übergeben und registriert.

Die registrierte Schaltung findet man auf der Website der HART Communication Foundation oder im Produktkatalog des DEMO-AD5700D2Z.

Die Ergebnisse wurden im Rahmen von „Output Noise During Silence“- und „Analog Rate of Change“-Tests ermittelt.

„Output Noise During Silence”-Test

Wenn ein HART Device nicht überträgt (Silence) sollte man kein Rauschen in das Netzwerk einkoppeln. Übermäßiges Rauschen kann sich empfangenen HART-Signalen überlagern, und zwar durch das Gerät selbst oder durch andere Komponenten im Netzwerk.

Das Spannungsrauschen, gemessen über einer 500-Ω-Last in der Schleife, darf nicht mehr als 2,2 mVeff an kombiniertem Breitband- und korrelierten Rauschen im erweiterten HART-Frequenzband enthalten. Ferner sollte das Rauschen außerhalb des erweiterten HART-Frequenzbands 138 mVeff nicht übersteigen.

Dieses Rauschen wurde mit einem Echteffektivwertmessgerät über der 500-Ω-Last gemessen. Es wurde direkt für das Nebenband-Rauschen und über den HCF_TOOL-31 Filter für das bandinterne Rauschen gemessen. Ein Oszilloskop wurde ebenfalls verwendet, um den Signalverlauf des Rauschens zu messen.

Das Rauschen wurde im ungünstigsten Fall – einem Ausgangsstrom von 4 mA – ermittelt. Den erfassten Signalverlauf des Rauschens zeigt Bild 4. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Änderungsraten-Test

Diese Angabe stellt sicher, dass, wenn ein Gerät den analogen Ausgangsstrom regelt, die maximale Änderungsrate (Rate of Change) des Analogstromes nicht mit der HART-Kommunikation interferiert. Sprünge im Stromverlauf beeinträchtigen das HART-Signal.

Die ungünstigste Änderung des Analogstromes am Ausgang darf keine Störung von über die Spitze von 15 mV produzieren, gemessen über einer 500-Ω-Last im erweiterten HART-Frequenzband.

Der D/A-Wandler und Ausgangstreiber des AD5421 sind relativ schnell. Damit die erforderliche Systemvorgabe erreicht wird, steuert man die Änderung des Ausgangsstromes, indem man hardwaretechnisch eine Begrenzung der Flankensteilheit im AD5421 implementiert und mit einem Digitalfilter in der Software des ADuCM360 kombiniert.

Die Flankensteilheit wird mit dem Kondensator am Anschluss CIN des AD5421 eingestellt. Falls eine große Änderung des analogen Ausgangsstromes erforderlich ist, teilt die Software des ADuCM360 die Änderung des Ausgangsstromes, der an den DAC AD5421 gelangt, in mehrere kleinere Stufen auf.

Dieser Test wurde mit einem Oszilloskop durchgeführt, das über den Filter HCF_TOOL-31 an die 500-Ω-Last angeschlossen ist.

Bild 5 zeigt das Ergebnis. Der Signalverlauf CH1 zeigt die periodischen Stufen zwischen 4 und 20 mA, die direkt über der 500-Ω-Last gemessen wurden. Der Signalverlauf CH2 ist das am Filterausgang HCF_TOOL-31 erfasste Signal mit zehnfacher Verstärkung innerhalb der 150mV Spitze-Grenzen.

Energieverbrauch der Schaltung

Zwei Methoden wurden zur Ermittlung des Energieverbrauchs der Schaltung verwendet. Bei der ersten Methode wurde der Strom am Ausgang des im AD5421 integrierten Spannungsreglers gemessen. Beim minimalen analogen Ausgangsstrom von 4 mA und der HART Ausgangs-AC-Modulation von 0,5 mA Spitze muss der im normalen Betrieb vorhandene maximale Strom unter 3,5 mA liegen. Der AD5421 benötigt maximal 0,3 mA für seinen eigenen Betrieb. Somit verbleiben etwa 3,2 mA für den Ausgang REGOUT des AD5421.

Zur Vereinfachung von In-Circuit-Messungen verfügt das DEMO-AD5700D2Z an jeder Seite des 10-Ω-Widerstands im REGOUT Ausgangsfilter über die Testpunkte T5 und T6 (Bild 6). Dieser Aufbau ermöglicht es, ohne Unterbrechung des Versorgungsstromes oder Störungen der Schaltung, den Spannungsabfall über dem Widerstand zu messen und den Strom zu berechnen.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefasst. Die Messungen erfolgten unter folgenden Bedingungen:

  • REGOUT = 3,3 V
  • ADuCM360 M3 Core-Takt = 2 MHz
  • beide ADCs wandeln mit 50 Sample/s
  • ADC0: beide Puffer auf „On”, Verstärkung = 8
  • ADC1: beide Puffer auf „On”, Verstärkung = 16
  • RTD-Erregerstrom = 200 μA
  • SPI kommuniziert mit dem AD5421 mit einem seriellen Taktsignal von 100 kHz
  • HART-Kommunikation

Die Schaltung mit allen relevanten Analog- und Digitalblöcken einschließlich Eingangssensor nimmt eine Leistung auf, die innerhalb der Grenzen des minimalen Schleifenstromes von 4 mA liegt.

Bei der zweiten Methode zur Ermittlung des Energieverbrauchs der Schaltung wurde zunächst sichergestellt, dass die Schaltung bei einem auf das Minimum von 4 mA eingestellten analogen Ausgangsstrom und laufender HART-Kommunikation wie erwartet funktioniert. Festgestellt wurde, dass die Schaltung den Strom von 4 mA liefert und das HART-Ausgangssignal nicht verzerrt.

Primärer Sensor – Leistungsfähigkeit am Eingang

Der ADuCM360 enthält den größten Teil der analogen Eingangsstufe auf dem Chip. Daher ergibt sich die Leistungsfähigkeit des Analogeingangs primär aus den Spezifikationen des ADuCM360.

Der Rauschpegel ist die Hauptgröße, die durch die Interaktion der analogen Eingangsstufe mit dem Rest der Schaltung auf der Leiterplatte beeinflusst werden kann. Daher wurde die Tests im Hinblick auf das Rauschen und die damit verbundene Auflösung des Systems durchgeführt.

Die Demonstration wurde so konfiguriert, dass Daten vom primären Analogeingang (Druck in kPa) über die HART-Kommunikation übertragen wurden. Über 100 Messungen wurden durchgeführt. Anhand der Messergebnisse erfolgte eine entsprechende Datenanalyse zur Quantifizierung der Leistungsfähigkeit. Zwei der Tests erfolgten wie folgt:

  • Der erste Test wurde mit einem Standard-Drucksensor (Honeywell 24PCDFA6D) durchgeführt, der direkt auf die Leiterplatte gelötet war.
  • Beim zweiten Test wurde das primäre Eingangssignal von festen und variablen Widerständen erzeugt (Bild 7).

Tabelle 3 fasst die Leistungsdaten zusammen. Die Signalverläufe sind in den Bildern 8 und 9 zu sehen.

Sekundärer Sensor – Leistungsfähigkeit am Eingang

Ähnlich wie beim primären Sensor wird die Leistungsfähigkeit des sekundären Sensoreingangs mit Ausnahme des Rauschverhaltens hauptsächlich durch das analoge Frontend des ADuCM360 bestimmt.

Der Analogeingang wurde für die Übertragung von Temperaturdaten (°C) über den HART-Kommunikationspfad an einen Master konfiguriert. Analysen wurden an zwei Tests mit 100 Messungen durchgeführt, um die Leistungsfähigkeit zu ermitteln.

Der erste Test wurde mit einem 100-Ω-Platin-Sensor auf der Leiterplatte durchgeführt. Beim zweiten Test wurde der Sensor auf der Leiterplatte durch einen Standard-Widerstand mit einem festen Wert von 100 Ω ±1% ersetzt.

Tabelle 4 fasst die Leistungsdaten zusammen. Die Bilder 10 und 11 zeigen die Signalverläufe.

* Michal Brychta arbeitet als Applikationsingenieur Industrial Automation bei Analog Devices in Limerick / Irland.

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