йНет2Канальный (Передачі даних) Ведучий / ведений, контрольна сума, контроль парності, організація потоку бітів в повідомлення, контроль прийому сообщений.1ФизическийНаложение цифрового ЧМ сигналу на аналоговий 4-20 мА; мідна кручена пара
При створенні HART-протоколу в 1980 році переслідувалася мета зробити його сумісним з широко поширеним в той час стандартом «струмова петля», але додати можливості, необхідні для управління інтелектуальними пристроями. Тому аналогова «струмова петля» 4 ... 20 мА була модернізована таким чином, що отримала можливість напівдуплексного цифрового обміну даними. Для цього аналоговий сигнал A (t) підсумовується з цифровим сигналом D (t) і отримана таким чином сума передається за допомогою джерела струму 4 ... 20 мА по лінії зв'язку. Завдяки сильному відмінності діапазонів частот аналогового (0 ... 10 Гц) і цифрового (1200 Гц і 2200 Гц) сигналів вони легко можуть бути розділені фільтрами низьких і високих частот в прийомом пристрої. При передачі цифрового двійкового сигналу логічна одиниця кодується синусоїдальним сигналом з частотою 1200 Гц, нуль - 2200 Гц. При зміні частоти фаза коливань залишається безперервною. Такий спосіб формування сигналу називається частотної маніпуляцією з безперервною фазою. Вибір частот відповідає американським стандартом BELL 202 на телефонні канали зв'язку.
Рис. 1. Підсумовування аналогового і цифрового сигналу в HART-протоколі
Принцип взаємодії пристроїв на фізичному рівні моделі OSI показаний на рис.2. Опір R Н вибирається так само, як і в струмового петлі (стандартом передбачена величина 230 ... 1100 Ом) і служить для перетворення струму 4 ... 20 мА в напругу. Акт взаємодії пристроїв ініціює контролер. Цифровий сигнал від джерела напруги Е ~ через конденсатор C вч подається в лінію передачі і приймається на стороні датчика у формі напруги в діапазоні від 400 до 800 мВ. Приймач датчика сприймає HART-сигнали в діапазоні від 120 мВ до 2 В, сигнали від 0 до 80 мВ приймачем ігноруються. Отримавши запит, датчик формує відповідь, яка в загальному випадку може містити як аналоговий сигнал A (t) 2, так і цифровий (D (t) 2). Аналоговий сигнал зазвичай містить інформацію про виміряної величиною, а цифровий - інформацію про одиниці і діапазоні вимірювання, про вихід величини за кордону динамічного діапазону, про тип датчика, імені виробника і т. п.). Аналоговий і цифровий сигнал підсумовуються і подаються в лінію зв'язку у формі струму (рис. 1, рис. 2). На стороні контролера струм перетвориться в напругу резистором R Н. Отриманий сигнал подається на фільтр нижніх частот з частотою зрізу 10 Гц і на фільтр верхніх частот з частотою зрізу 400 ... 800 Гц. На виході фільтрів виділяються цифровий сигнал D (t) 2 і аналоговий A (t) 2. При використанні фільтрів другого порядку похибка, що вноситься цифровим сигналом в аналоговий, складає всього 0,01% від 20 мА.
Рис. 2. Принцип роботи HART-протоколу на фізичному рівні
Як і в звичайній «струмового петлі», джерело струму в HART-пристрої може мати зовнішній або вбудований джерело живлення. В окремому випадку HART-протокол може використовувати тільки цифровий сигнал, без аналогового, або тільки аналоговий сигнал 4 ... 20 мА, без цифрового.
У разі, коли веденим пристроєм є не датчик, а виконавчий пристрій (наприклад електромагнітний клапан), ан...
