图 1-1 展示了在 4-20mA 环路上安装的远程变送器的基本方框图。

图 1-1 4-20mA 环路上的远程变送器

远程变送器将传感器的测量值转换为标准电流并在 4-20mA 环路上传输。测量数据可以是用于工业控制的变量：温度、压力、流量或工厂车间所需的任何其他测量值。此测量值被转换为一个主要变量，主要变量有一个已定义好的满标量程。这个主要变量在 4-20mA 环路中转换为与测量信号成正比的值。例如，环路电流 4mA 表示零标度，环路电流 20mA 表示满标度。如果从加热室获得的温度测量值具有 0°C 到 1000°C 整个范围，则环路中的电流 4mA 表示 0°C，环路中的电流 20mA 表示 1000°C。中间值以线性方式转换到此标度。主要变量的值由连接到主机的接收器测量。要将主要变量反译为具体的测量值，需使用模数转换器 (ADC) 来测量电阻，以确定环路中的电流。

如前所述，HART 通信使用 4-20mA 环路，并使用 HART 调制解调器向环路中添加数字信号。HART 通信使用 FSK 信号来调制通信中的数字位。调制解调器信令发送两种不同的频率，在数字通信中用 0 或 1 表示。图 1-2 展示了向变送器添加 HART。

图 1-2 将 HART 添加到 4-20mA 环路

变送器包含一个 HART 调制解调器，其传输显示为 TX。调制解调器对环路中的电流进行调制，以传输数字信号。HART 信号被添加到表示主要变量的电流值中。调制解调器还会容性耦合电压信号以接收数字信号。调制解调器的这一部分在远程变送器内部显示为接收器 (RX)。

另一个连接到主机的支持 HART 的接收器用于测量环路中电阻器上的电压，以确定主要变量。主机使用低通滤波器接收主要变量测量值，以滤除 HART FSK 信号。通信使用的电阻范围为 230Ω 至 600Ω，250Ω 是 HART 应用中使用的典型电阻。同时，主机使用带通滤波器接收 HART FSK 数字信号。主机和现场变送器都可以发送和接收与传感器和支持 HART 的变送器相关的数据。该 HART 信号必须经过带通滤波才能被远程变送器接收到。