IEEE 1451.4混合模式接口(MMI)智能變送器數字驅動(dòng)電

引言

　　最初并沒(méi)有適用于混合模式變送器和網(wǎng)絡(luò )應用處理器(NCAP)的數字通信接口標準。每家變送器制造商都定義有自己的接口。所以，一家變送器廠(chǎng)商的產(chǎn)品不可能支持所有控制網(wǎng)絡(luò )。為解決這一問(wèn)題，IEEE儀器和測量協(xié)會(huì )的傳感器技術(shù)委員會(huì )發(fā)起一項倡議，為傳感器、執行器、混合模式通信協(xié)議和傳感器電子數據表(TEDS)格式創(chuàng )建智能變送器接口標準。這項倡議促成了IEEE 1451.4-2004，已被納入美國國家標準(ANSI)。

　　該標準的主要目標包括：

　　實(shí)現傳感器的即插即用，通過(guò)公共傳感器通信接口實(shí)現。

　　支持并簡(jiǎn)化智能變送器的創(chuàng )建。

　　簡(jiǎn)化測量?jì)x器系統的設置和維護。

　　以最少的存儲器容量實(shí)現智能變送器的部署。

　　標準闡述了以下內容：

　　變送器，包括混合模式接口(MMI)和變送器電子數據表(TEDS)。

　　MMI，用于存取TEDS。

　　TEDS，駐留于變送器內部的存儲芯片。

　　說(shuō)明TEDS數據結構的模板。

　　模板描述語(yǔ)言(TDL)。

　　稱(chēng)為變送器模塊的軟件對象，通過(guò)TDL訪(fǎng)問(wèn)TEDS，并對其進(jìn)行解碼和編碼。

　　滿(mǎn)足IEEE 1451.4標準的變送器可通過(guò)TEDS提供自身說(shuō)明。本應用筆記討論了用于訪(fǎng)問(wèn)TEDS的NCAP (數據采集系統)數字驅動(dòng)器電路。

　　IEEE 1451.4混合模式接口(MMI)

　　IEEE 1451.4 MMI用于連接變送器和NCAP或數據采集系統(DAS)之間的模擬信號和TEDS。IEEE 1451.4標準定義了兩類(lèi)MMI。Class 1中，TEDS與模擬功能共用一根線(xiàn)，采用負壓通信。Class 2提供TEDS獨立線(xiàn)對通信，采用正壓通信。因此，按照用筆記4206：“為嵌入式應用選擇合適的1-Wire?主機”一文的說(shuō)明，Class 2與Maxim的1-Wire驅動(dòng)器(主控)相吻合。由于Class 1采用負壓通信，需要更加復雜的驅動(dòng)電路。

　　在Class 1中，有三種MMI版本，分別采用2線(xiàn)、3線(xiàn)或4線(xiàn)與變送器或TEDS通信。這些接口的共性是模擬和數字功能共用一條線(xiàn)。共用連線(xiàn)可以是信號線(xiàn)、電源線(xiàn)或返回通道。

　　圖1所示為典型的2線(xiàn)恒流供電傳感器，共用信號線(xiàn)。通過(guò)反轉信號線(xiàn)的極性，二極管允許順序訪(fǎng)問(wèn)放大器或TEDS存儲器。當控制開(kāi)關(guān)處于“analog”位置時(shí)，DAS的正電流源通過(guò)信號線(xiàn)和上方的二極管為放大器供電。變送器輸出在信號線(xiàn)上表現為模擬電壓。當控制開(kāi)關(guān)處于“digital”位置時(shí)，存儲器件由負邏輯電源通過(guò)下方的二極管供電。電路中給出了在TEDS存儲器芯片端子之間的下拉電阻(Rt)。該電阻用于釋放存儲器電路和引線(xiàn)電容的電荷，確保邏輯0電平滿(mǎn)足時(shí)隙要求。

圖1. IEEE 1451.4 Class 1 MMI，共用信號線(xiàn)。

　　圖2所示為3線(xiàn)電壓供電傳感器的方框圖，共用電源線(xiàn)。信號線(xiàn)專(zhuān)用于將變送器的模擬輸出電壓傳送到DAS。通過(guò)反轉電源線(xiàn)極性，二極管允許順序訪(fǎng)問(wèn)放大器或TEDS存儲器。當控制開(kāi)關(guān)處于“analog”位置時(shí)，DAS電源的正電源通過(guò)上方的二極管為放大器供電。當控制開(kāi)關(guān)處于“digital”位置時(shí)，存儲器器件由負邏輯電源通過(guò)下方的二極管供電。

　　

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