Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних и профессионально-технических учебных заведений с целью получения знаний, опыта и навыков работы с промышленным интерфейсом HART в сетях из нескольких устройств и изучения физических принципов передачи данных через интерфейс. После выполнения лабораторно-практических работ обучаемый изучит на практике методику передачи цифровых данных через линии питания, т.е. осуществлять питание устройства, снимать его показания и настраивать его по двум проводам. Стенд также позволяет повысить опыт в программировании микроконтроллеров, пополнить знания в языках программирования C, C++ и Assembler и позволяет собрать свой собственный датчик с протоколом HART и реализовать на нем собственные команды.

Внешний вид стенда.

Комплектации поставки стенда

Базовая комплектация:

  1. Моноблок (1 шт.)
    • Персональный компьютер
    • Блок микроконтроллера
    • Блок HART-модема и согласователя HART-сигналов
    • Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART
    • Блок сведений о протоколе HART
  2. Соединительные, приборные провода (20 шт.)
  3. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
  4. Программное обеспечение (1 компакт-диск).
Название комплектации Состав
HART Содержит базовую комплектацию
HART-C Дополнительно к базовой комплектации HART содержит комплект консоли (монитор, клавиатура и мышь)

Функциональность стенда и его структура

Особенностью исполнения данного стенда является конструкция в виде моноблока со встроенным персональным компьютером. Это позволяет экономить пространство при размещении стенда и избавляет от излишка проводов для подключения модулей. Выводы материнской платы ПК доступны на задней панели корпуса. На ПК установлена операционная система Windows.
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить интерфейс HART как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание основных моментов программирования микроконтроллера, теоретический материал по промышленному интерфейсу HART. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты создают и настраивают сеть на изучаемом интерфейсе, используя различное оборудование.

Блок микроконтроллера

Модуль предназначен для изучения микроконтроллера и синхронных/асинхронных приемопередатчиков USART в составе микропроцессорных систем. Модуль представлен следующими функциональными частями:

  • Микроконтроллер ATmega32, с программатором для программирования микроконтроллера через интерфейс SPI (1 шт.)
  • Жидкокристаллический двухстрочный цифробуквенный дисплей (1 шт.)
  • Семисегментный индикатор (1 шт.)
  • Светодиоды для индикации логических уровней (8 шт.)
  • Потенциометр для генерации аналоговых сигналов (1 шт.)
  • Генератор импульсов на 50 Гц (1 шт.)
  • Фильтры низких частот (2 шт.)
  • 10-канальный генератор логических уровней (1 шт.)

Блок HART-модема и соглосователя HART-сигналов

Модуль предназначен для подключения компьютера и микропроцессорных систем в HART шину данных. Модуль представлен следующими функциональными частями:

  • HART-модем (1 шт.)
  • Согласователь HART-сигналов (1 шт.)
  • Измеритель постоянного тока (1 шт.)

Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART

Модуль предназначен для исследования логических временных диаграмм HART-обменов и для изучения готовых промышленных устройств с интерфейсом HART. Модуль представлен следующими функциональными частями:

  • 16-и канальный логический анализатор
  • Цифровой осциллограф
  • Датчик температуры с интерфейсом HART

Блок сведений о протоколе HART

Блок предоставляет наглядную информацию о структуре сообщения, формате адреса, классификации команд HART, методике наложения HART-сигнала на аналоговый сигнал и о модели OSI для протокола HART, а также пример обобщенной структурной схемы передатчика.
Все блоки стенда можно коммутировать между собой приборными проводами.

Перечень лабораторных работ

  1. Знакомство с комплексом, изучение программного и аппаратного обеспечения модуля осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART.
  2. Изучение физических принципов передачи информации в HART-сетях: влияние линий на дальность передачи;
  3. Изучение микроконтроллера с поддержкой аппаратных интерфейсов UART: прием и передача информации между интерфейсами в режиме пересылки пакетов.
  4. Преобразование UART сигналов ТТЛ-уровней в сигналы HART устройств.
  5. Изучение форматов данных HART: длинные, короткие фреймы. Адресация.
  6. Работа HART в режиме непрерывного измерения аналоговых величин.
  7. Изучение промышленного модуля измерения температуры. Взаимодействие, формат передач, режимы работы.

Характеристики

Напряжение электропитания, В 220
Частота питающего напряжения, Гц-C 50
Диапазон рабочих температур, ºС, Гц-C +10 … +40
Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 410 х 357 х 168
Количество мест для обучаемых 3