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HART无线适配器的研究与设计

韩军清  
【摘要】:工业无线通信方式是近几年新提出来的工业通信概念,目前只有国外有基于WirelessHART的产品研制和应用,而国内还没有成熟产品出现。为使现有的有线HART仪表接入无线网络,本文研究并设计了HART无线适配器,用来升级传统HART仪表,实现无线方式通信。 HART无线适配器从4-20mA回路中取电,所能获得的电能很有限,因此对功耗十分敏感。HART无线适配器在电源部分采用DC-DC升压并用大电容储存电能,选用低功耗器件,让MCU和无线通信模块都采用休眠/唤醒机制间歇性工作以降低功耗。无线通信协议采用IEEE 802.15.4协议的物理层和MAC层,并在MAC层之上设计TDMA子层,实现时分复用(即TDMA机制)。 本课题对HART无线适配器的低功耗做了研究,设计的HART无线适配器可以实现现场仪表的测量信息和状态信息通过无线网络到上层系统的转发,并将采集的模拟回路电流通过有线/无线数字通信的方式进行输出。 本课题初步设计的HART无线适配器有着很低的功耗,无线通信方式采用TDMA机制,不仅有效地降低了功耗,还提高了无线通信的实时性和可靠性。


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