آشنایی با هارت

[mohsen.darabi]

پروتکل HART بصورت اختصار از حروف اول Highway Addressable Remote Transducer گرفته شده است و در اوایل دهه 1980 توسط کمپانی Rosemont Inc برای ایجاد یک مودلاسیون سطح پایین روی سیگنال 4-20mA به منظور Intelligent Measurement وکنترل تجهیزاتی که به روش قدیم 4-20mA کار می کردند ابداع شد و بعد از ان به عنوان یک open standard مطرح شده و با گسترش و بهینه شدن آن در قالب HART Communication Foundation سازماندهی شد و تا کنون 116 شرکت عضو این سازمان شده اند .

مودلاسیون HART مزایای زیادی در بر داشته که در ادامه به عمده آنها اشاره خواهد شد .

از پروتکل HART جهت اطلاعات بیشتر به منظور کالیبراسیون, تعیین رنج کاری, اعلام خطای موجود روی تجهیز, مانیتورینگ و نیز ارسال فرمان به تجهیز روی سیگنال دو سیمه 4-20mA استفاده میشود .

در این پروتکل از FSK(Frequency Shift Keying) جهت ارسال داده ها استفاده شده که در آن فرکانس 1200Hz معرف یک منطقی و فرکانس 2200Hz معرف صفر منطقی می باشد .دامنه ی این سیگنال +0.5mA نسبت به سیگنال 4-20mA در پیک مثبت و -0.5mA در پیک منفی می باشد.

اولین و مهمترین مزیت HART فراهم آوردن یک ارتباط با بستر دو سیمه روی سیگنال 4-20mA بدون تداخل با آن می باشد . سیگنال اطلاعات به علت دامنه کوچک و شکل موج سینوسی که مقدار میانگین آن صفر است روی سیگنال 4-20mA اثری نمی گذارد . از سوی دیگر سیگنال 4-20mA با فرکانس حدود 10Hz تغییرات خواهد داشت که با فریکانس سیگنال HART تداخلی نخواهد داشت با این وجود در گیرنده HART یک فیلتر با فرکانس قطع 400Hz تا 800Hz جهت دریافت اطلاعات HART وبه طبع یک فیلتر پایین گذر جهت دریافت سیگنال 4-20mA در نظر گرفته می شود .

از مزایای دیگرHART می توان به سادگی درکارکرد, ایجاد یک ارتباط راه دور, عیب یابی آسان در Field و تنوع محصولات اشاره کرد.

پروتکل HART امکانات زیادی را حتی برای عملیات نصب تجهیزاتی که به حلقه های متداول 4-20mA مجهزند, فراهم می کند.

دستگاههایی که با HART کار می کنند, سیگنالهای اطلاعاتی خود را از طریق خطوط ارتباطی متداول 4-20mA منتقل می کنند.

این ویژگی دستگاههای فیلد را قادر می سازد که به سادگی نصب و راه اندازی شوند یا داده ها راخوانده و ذخیره سازند, که در تمام موارد ذکر شده, به دستگاههای فیلد که مبتنی بر ریزپردازنده باشند, احتیاج داریم.

این پروتکل در بسیاری از کاربردهای صنعتی با موفقیت مورد استفاده قرار گرفت. این پروتکل امکان برقراری ارتباط دوطرفه را حتی در مناطق خطرناک و مستعد خطر یا Hazardous Area فراهم می سازد.

پروتکل HART امکان استفاده از دو Master را فراهم می نماید. یکی کنسول یا ایستگاه مهندسی موجود در اتاق کنترل ودیگری دستگاهی برای اجرای عملیات در سایت , مثلاً یک لپ تاپ یا یک ترمینال دستی .

از دیگر مزایای پروتکل HART می توان به موارد زیر اشاره نمود :

· در عمل امتحان خود را پس داده است .

· طرح پروتکل و طراحی آن ساده است .

· تعمیر و نگهداری آن ساده است .

· با تجهیزات ابزار دقیق آنالوگ متداول سازگار است .

· ارتباطات همزمان آنالوگ و دیجیتال را فراهم می سازد .

· امکان اتصال به صورت مالتی دراپ (multidrop) را ایجاد می کند .

· امکان دسترسی به اطلا عات از طریق دو Master فراهم می گردد .

· دستگاههای فیلد چند متغیره را پشتیبانی می کند .

· دارای پاسخ زمانی مناسب تقریباً 500ms می باشد .

پروتکل HART یک پروتکل ارتباطی است که بین دستگاه Master و دستگاه فیلد ارتباط بر قرار می کند .

دستگاههای متصل شونده توسط HART

دستگاهها و تجهیزاتی که پروتکل HART را پشتیبانی می کنند به دو دسته تقسیم می شوند :

· دستگاههای Master

· دستگاههای Slave

دستگاههای Master شامل ترمینالهای دستی و ترمینالهای مبتنی بر pc در اتاق کنترل می باشند. دستگاههای Slave شامل سنسورها, ترانسمیتر ها و محرکهای مختلف می باشند.

داده های HART توسط یک مودم FSK بر روی سیگنالهای 4-20mA سوار می شوند. این امر تجهیز را قادر می سازد که به طور دیجیتالی وبا استفاده از پروتکل HART به بر قراری ارتباط بپردازد, درحالی که در همان زمان انتقال سیگنال آنالوگ نیز در حال انجام است. به عبارت دیگر با استفاده از پروتکل HART می توانیم سیگنال دیجیتال و آنالوگ را به طور همزمان ارسال و دریافت کنیم. دستگاههای فیلد وترمینال های دستی دارای یک مودم FSK می باشند, در حالی که PC ها دارای یک واسط سریال جهت اتصال به مودم داخلی می باشند. ارتباطات از طریق HART به طور معمول برای چنین اتصالات نقطه به نقطه ای مورد استفاده قرار می گیرد.

با تشکر از دوست عزیزم مهدی بقالها

[shobeir90]

سلام
ممنون از توضیحات دوست عزیز MOHSEN.DARABI
همونطور که فرمودن تکنولوژی هارت بر پایه 4-20 میلی آمپر جهت تبادل دیتا استفاده می شود.
اکثر سنسورهای صنعتی فشار ؛ دماسنج ، ... که مکانیزمی مکانیکی در آن به تغییراتی اهمی منجر می شود و نهایتا خروجی سنسور 2 سیمه ؛3سیمه ؛ 4سیمه میشود ؛خروجی دیتا به صورت جریان بین 4-20 میلی آمپر ظاهر می شود.
مثلا یک نمونه سنسور 4-20 میلی آمپر
یا
این سنسو فشار

خروجی سنسور ها رو باید به شیوه تبدیل جریان به ولتاژ با حفظ حساسیت و بدون دخالت در سیگنال انجام داد.
در این راستا طراحی های بسیار حساسی وجود داره
که مدتها درگیر بودم و بهتر هست به طراحان ماژول سپرد این تبدیل رو.
که این محصول رو پیشنهاد می کنم:
ماژول ولتاژ جریان INA219 DC با خروجی I2C

کاتالوگ آی سی ش

سورس توضیحات استفاده از این آی سی

نمونه کد آردوینو

ممنون از توجه دوستان ...

[monajj]

مطلب مفیدی بود. تشکر

[shobeir90]

در زمینه تکنولوژی هارت TEXAS سنگ تمام گذاشته ، یکی دستم رسید که وقتی بازش کردم میکروکنترلرش مدل MSP430 بود
اینم لینکهایی که چگونگی اجرای هارت رو توضیح داده :
Industrial communication solutions with MSP430 MCUs

کتاب
Industrial Communications
Solutions featuring
MSP Microcontrollers

[shobeir90]

دانلود آی سی هارت دیتا شیت AD5700

[az_gheibi]

ممنونم از مطلب خوبتون

[shobeir90]

دوتا اژول هم براش اومده

ماژول هارت DS8500 مناسب برای مودم های پروتکل هارت
ماژول هارت AD5700 مناسب برای مودم های پروتکل هارت

آفتابرایانه