Serial Communication on Vessel (3)

အမှန်တော့ ဒီအချိန်မှာ နည်းပညာနဲ့ ပတ်သတ်တဲ့ ဆောင်းပါးတွေ မရေးချင်ပါဘူး။ ဒါပေမဲ့ ကျွန်တော် ဒီစာရေးတုန်းက ကျန်ခဲ့တဲ့ နားလည်ရ နည်းနည်း ခက်ပြီး ရောထွေးနိုင်တဲ့ အပိုင်းလေး တစ်ခု ဆရာတစ်ယောက် ရေးထားတာ ဖတ်မိမှ ရေးသင့်တယ်တွေးမိလို့ အပိုင်း (၃) အနေနဲ့ ထပ်ဖြည့်ပေးလိုက်ပါတယ်။ 

အဲဒါကတော့ HART communication အကြောင်းပါ။ Highway Addressable Remote Transducer ရဲ့ အတိုကောက် ကို (HART) လို့ ခေါ်လိုက်တာပါ။ HART သုံးတဲ့ device မှာ DC လည်း သုံးထားတယ်။ AC လည်း ပါတယ်။ Analog signal နဲ့ Digital signal တွေ ပါဝင်တဲ့ Device တစ်ခုပေါ့။ ဘယ်လိုလဲ။ အဲလို ပြောလိုက်ရင် ခေါင်းရှုပ်သွားမှာပေါ့နော်။ မပူပါနဲ့ တတ်နိုင်သမျှ ရှင်းအောင် ပြောပြပါမယ်။ HART အကြောင်း မပြောခင်မှာ ယေဘုယျ ပြောပြချင်ပါတယ်။ ကျွန်တော်တို့ သုံးနေတဲ့ device တွေမှာ အကျယ်ပြန့်ဆုံး သုံးနေကြတဲ့ Analog signal တွေက DC 4-20 mA signal ပါ။ ရိုးရိုး DC 4-20 mA device တွေရဲ့ ပျော့ကွက်က အဲဒီ 4-20 mA Signal နဲ့ ဆက်သွယ်ထားတဲ့ အချိန်မှာ၊ အဲဒီ device နဲ့ အဆက်အသွယ်လုပ်ပြီး သူ့ဆီက အချက်အလက်ယူတာတွေ၊ Setting ပြောင်းတာတွေ အဝေးကနေ လှမ်းလုပ်လို့ မရဘူး။ (သူ့ device ပေါ်မှာ hardware တွေ ရှိရင်တော့ လုပ်လို့ ရတာပေါ့။) ဒီတော့ အဲဒီအားနည်းချက်ကို ဖြည့်ဖို့ Rosemount ကုမ္ပဏီကနေထွင်လိုက်တာပါ။ Loop power နဲ့ ပေးထားတဲ့ DC 4-20 mA ထုတ်ပေးနေတဲ့ transmitter တစ်ခု။ ကြိုးကလည်း နှစ်ချောင်းထဲ။ ဘယ်လို Communicate လုပ်မလဲ။ အဲဒီ mA current ပေါ်မှာ Frequency တစ်ခု ထပ်ပြီး တင်ပေးလိုက်တယ်။ ဘယ်လို တင်သလဲ ဆိုတော့ လက်ရှိ current တန်ဘိုး mA ကို အပေါ်အောက် 0.5 mA လောက် အတက်အကျ ရှိတဲ့ လှိုင်းလေးတွေ ထည့်လိုက်တယ်။ ဆိုလိုတာက လက်ရှိ signal က 12 mA ဆိုပါတော့ 11.5 mA နဲ့ 12.5 mA ကြား sine wave လေးတွေ ထည့်လိုက်တယ်။ (ပုံ ကြည့်ပါ။)

ပျမ်းမျှ current တန်ဘိုးက မပြောင်းသွားဘူးနော်။ အဲဒီလို frequency နဲ့ လှိုင်းလေးပါလာတော့ AC လို့ ပြောတာပါ။ တစ်ကယ့် Voltage မှာ သက်ရောက်မှု မရှိပါဘူး။ တစ်ကယ်တမ်း ပြောရရင် Frequency တစ်ခု မဟုတ်ဘူး နှစ်ခု တင်ပေးလိုက်တယ်။ 1200 Hz နဲ့ 2200 Hz နှစ်မျိုး။ 1200 Hz က digital တန်ဘိုး 1 ကို ကိုယ်စားပြုပြီး၊ 2200 Hz က 0 ကို ကိုယ်စားပြုပါတယ်။ အဲဒီနည်းကို Frequency Shift Keying (FSK) လို့ ခေါ်တာပေါ့။ မြင်သာအောင် ဥပမာပေးရရင် ဟို ရှေ့ပိုင်း RO ဆရာကြီးတွေ လုပ်ခဲ့တဲ့ Morse code တွေကို အသံနဲ့ အော်ပြောတဲ့အခါ Dot တွေကို "ဒစ်" (dit) လို့ အော်ပြီး Dash တွေကို "ဒါ" (Dah) လို့ အော်သလိုပေါ့။ "ဒါ-ဒါ-ဒစ်-ဒါ-ဒစ်" ဆိုတဲ့ အသံ နှစ်မျိုးနဲ့ ခွဲ အော်တာမျိုး အခုလည်း Zeros နဲ့ Ones တွေကို frequency နှစ်ခုပြောင်း modulate လုပ်ပြီးတင်ပေးတာပါ။ အဲဒီ 0 တွေ 1 တွေနဲ့ Serial communication ဆက်ကြောင်း ဖန်တီးပြီး ဆက်သွယ်ပါတယ်။ အသုံးပြုတဲ့ Protocol ကိုတော့ HART protocol လို့ပဲ ခေါ်ပါတယ်။ များသောအားဖြင့် HART communicator လက်ကိုင် device တွေနဲ့ transmitter တစ်ခုစီကိုပဲ ဆက်သွယ်ပြီး၊ setup, Configure လုပ်ကြပေမဲ့၊ Multi-drop လို့ခေါ်တဲ့ Device အများကြီးကို parallel ချိတ်ပြီး Address တွေနဲ့ ဆက်သွယ်လို့လည်း ရနိုင်ပါတယ်။ 

 ဝင်းအောင် (ပခုက္ကူ) 

၁၄-၁၀-၂၀၂၁

 Sink and Source

➡️⬅️➡️⬅️➡️⬅️

ဒီအကြောင်းမေးကြဖြေကြ ပြောနေကြတာ မကြာခဏ ကြားဖူးပါတယ်။ Instrumentation သမားတွေ ကြားမှာလည်း ငြင်းကြခုန်ကြ ဝိဝါဒ ကွဲကြပေါ့။ ခုလည်း ညီတစ်ယောက်က မေးလာလို့ ကျွန်တော် မြင်မိတဲ့ Sink နဲ့ Source အကြောင်း သိထားသမျှလေး ပြန်ပြောချင်ပါတယ်။

အခြေခံလေးက စပြောကြည့်မယ်နော်။ Sink နဲ့ Source လို့ အလွယ်ပြောကြပေမဲ့ အပြည့်အစုံ ပြောရရင် Current Sinking နဲ့ Current Sourcing လို့ ပြောလိုက်ရင် အဓိပ္ပာယ် ပို ပြည့်စုံသွားပြီး နားလည်ရလွယ်သွားပါလိမ့်မယ်။ 

Load တစ်ခုကို Device တစ်ခုနဲ့ ဆက်တဲ့ အခါ Device က Load ကိုဖြတ်ပြီး Current Supply လုပ်နေရရင် Source လို့ ခေါ်ပါတယ်။ (ပုံ-၁) အဲဒီ Device ဆိုတာ PLC တို့၊ Controller တို့ ဖြစ်နိုင်ပါတယ်။

Load တစ်ခုကို Device တစ်ခုနဲ့ ဆက်တဲ့အခါ Current supply က Load ကိုဖြတ်ပြီး Device ဆီ ပြန်ဝင်လာရင် Sink လို့ ခေါ်ကြပါတယ်။(ပုံ -၂)

နောက်တစ်ခုက PLC မှာတော့ Input နဲ့ Output အရ ဖြစ်နိုင်ချေ လေးမျိုးကို Sink နဲ့ Source တွေ ခွဲပြထားပါတယ်။ (ပုံ - ၃) ဒါက PLC ရဲ့ ရှုထောင့်က ကြည့်တဲ့ Sink / Source အခေါ်အဝေါ်တွေပါ။ အဲဒီမှာ Output module မှာ သုံးထားတဲ့ Transistor အရဆိုရင် Sink အတွက်ဆိုရင် NPN transistor သုံးထားပြီး၊ Source အတွက်ဆိုရင် PNP transistor သုံးထားတာ သတိပြုပါ။

PLC Analog I/O module တွေမှာ Common တစ်စနဲ့ Input / Output pin တွေ အများကြီး တန်းစီရှိလေ့ရှိပါတယ်။ (ပုံ - ၄​) ဒီတော့ အလွယ်မှတ်တဲ့အခါ Common (+) ဆိုရင် Source ဖြစ်ပြီး၊ Common (-) ဆိုရင် Sink လို့ မှတ်ထားနိုင်ပါတယ်။

ဒီအထိရှင်းပြီဆိုရင် နည်းနည်း ခေါင်ရှုပ်မယ့် ပုံတစ်ခု ကြည့်ရအောင်။ (ပုံ-၅) ဒါက 3-wire sensor / transmitter ဆက်တဲ့ပုံပါ။ ဒီပုံမှာ ရှုထောင့် နှစ်ခုက ကြည့်တာကို ဂရုစိုက်ပါ။ ပထမ NPN (Sinking) Field Device ဆိုတာ Sensor ရှုထောင့်က ကြည့်တဲ့အခါ Sink ဖြစ်ပါတယ်။ ဒီ Sensor ရဲ့ Output signal က Signal ကြိုးနဲ့ (-) ကြားထဲကို တိုင်ပါတယ်။ အဲဒီ Signal ကိုပဲ Input Module / Controller ရဲ့ ရှုထောင့်က ကြည့်တဲ့အခါ Source ဖြစ်နေတာ တွေ့ရပါမယ်။

ဒုတိယပုံမှာလည်း PNP (Sourcing) Field Device ဆိုတာ Sensor ရှုထောင့်က ရေးထားတာပါ။ Output Signal က Signal နဲ့ (+) ကြားထဲကို တိုင်းပါတယ်။ အဲဒီ Signal ကိုပဲ Input Module / Controller ရှုထောင့်က ကြည့်ရင်တော့ Sink လို့ သုံးထားတာ တွေနိုင်ပါတယ်။

ဒီလောက်ဆိုရင် Sink လား Source လားဆိုတာ ငြင်းလို့ ကောင်းသွားပြီပေါ့နော်။ ရှုပ်သွားရင် ပုံနဲ့တွဲပြီး တစ်ခေါက် ထပ်ဖတ်ကြည့်ပါဦး။

------------------------------------------

ခုတစ်ခါ Sink တွေ Source တွေ မငြင်းနေတော့ပဲ လက်တွေ့ ဘယ်လို အသုံးချသလဲဆိုတာ ကြည့်ကြရအောင်။ လက်တွေ့မှာ 4-20 mA ထုတ်ပေးတဲ့ Sensor / Transmitter တစ်ခုကို Controller မှာ တပ်ပြီး သုံးထားတယ်ဆိုပါတော့။ ပြဿနာ တစ်ခုခုရှိလို့ Sensor ကြောင့်လား Controller ကြောင့်လား ခွဲသိဖို့ Current Injector / Process Calibrator နဲ့ ထိုးစမ်းပါမယ်။ အဲဒီအခါ Current Injector ကို ဘယ်လိုသုံးမလဲ ဘာ Mode ရွေးမလဲ ဆုံးဖြတ်ရပါတော့မယ်။ 

ကျွန်တော်ကတော့ Two wire (Loop Powered) လား၊ Four wire (Self Powered) လားဆိုတာ ကြည့်ပါတယ်။ Two wire (loop power) sensor / transmitter တွေဆိုရင် injector မှာ Sink Mode ကို သုံးပါတယ်။ Four wire (Self-powered) sensor တွေ အတွက်ဆိုရင် injector မှာ Source Mode ကို သုံးပါတယ်။ 3-wire analog sensor တွေက ရှားတော့ရှားတယ်။ နည်းနည်း ရှုပ်လို့ ပြီးမှ ပြောမယ်။

 

တစ်ခါတလေ Drawing မစုံဘူး။ 2-wire လား 4 wire လား မမြင်သာဘူး။ Controller အဝင် terminal နှစ်ခုပဲ မြင်ရတယ်ဆိုပါတော့။ အဲဒါကို Loop powered လား၊ Self powered လား ဘယ်လိုခွဲမလဲ။ လွယ်ပါတယ်။ Sensor ကြိုးရ၂ စ ဖြုတ်လိုက်။ Controller အထွက် terminal နှစ်ခုမှာ Volt တိုင်းကြည့်လိုက်။ 24V ထွက်ရင် Loop powered ပေါ့။ Volt မထွက်ရင် Self-powered လို့ ဆုံးဖြတ်နိုင်ပါတယ်။

ဒီတစ်ခါ Injector / process calibrator အမျိုးမျိုးမှာ အခေါ်အဝေါ် အမျိုးမျိုး ကွဲနေတာ သတိထားဖို့ ပြောချင်ပါတယ်။ တချို့ injector တွေမှာ Source / Sink လို့ မခေါ်ပါဘူး။ Source mode ကို Active Mode လို့ သုံးတာ ရှိပါတယ်။ Sink Mode ကိုတော့ Passive Mode (သို့) Simulation Mode လို့ ခေါ်ကြပါတယ်။

အခုတစ်ခါ 3-wire sensor တွေကို ဘယ်လို inject လုပ်မလဲဆိုတာ ပြောပါမယ်။ တစ်ကယ်တော့ 3-wire ကလည်း Self-powered အမျိုးအစားထဲမှာပါပါတယ်။ ဒီတော့ Source Mode နဲ့ Inject လုပ်ပေးရပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ သူ့မှာ PNP (Source) နဲ့ NPN (Sink) type တွေ ကွဲပါတယ်။ နှစ်မျိုးလုံးအတွက် Injector ကတော့ Source / Active mode တစ်ခုထဲ သုံးရပါတယ်။ ဒါပေမဲ့ ကြိုးဆက်တဲ့ နေရာ သတိထားပါ။ PNP အတွက်ဆိုရင်၊ signal နဲ့ (-) ကြားမှာ inject ပေးရပြီး၊ NPN အတွက်ဆိုရင် signal နဲ့ (+) ကြားမှာ inject ပေးရပါတယ်။ Polarity (+/-) မှန်အောင် ဆက်ရပါမယ်။

 

------------------------------------------

နောက်ဆုံး တစ်ခုက Injector / Calibrator မရှိရင် ဘယ်လို စမ်းမလဲဆိုတာ ပြောပြချင်ပါတယ်။ အဲဒါကတော့ Potentiometer / Variable resistor နဲ့ အစားထိုး စမ်းနိုင်ပါတယ်။

အရင်တုန်းက ကျွန်တော် အကြံပေးခဲ့ဖူးပါတယ်။ 1.2K resistor တစ်လုံးနဲ့ 5K pot တစ်လုံးကို Series ချိတ်ပြီး 4-20 mA ကို Simulate လုပ်ယူနိုင်တယ်လို့။ ဒါပေမဲ့ လက်တွေ့မှာ တချို့ Controller တွေရဲ့ internal impedance ကြောင့် 4-20 mA မရတာ ရှိနိုင်ပါတယ်။ ဒါကြောင့် 10k Potentiometer တစ်ခုထဲနဲ့ သုံးဖို့ အကြံပေးချင်ပါတယ်။ ပြီးတော့ Multimeter ကို mA mode နဲ့ Series ချိတ်ပြီး Inject ပေးရင် တစ်ကယ့် Current ကို မြင်နိုင်ပါတယ်။ အစဆုံး Pot ကို တစ်ဝက်လောက်မှာ ထားပြီး ဆက်သင့်ပါတယ်။ မတော်တဆ Resistance အနည်းဘက် ရောက်သွားပြီး၊ mA အများကြီး မစီးအောင်လို့ပါ။

ဒီနည်းမှာ Loop powered sensor တွေအတွက် အဆင်ပြေပေမဲ့ Self powered sensor တွေအတွက်ကတော့ နည်းနည်း tricky ဖြစ်ပါတယ်။ သူက resistor ပဲဆိုတော့ သူ့ဆီက Current ထွက်အောင် လုပ်ဖို့ မလွယ်ပါဘူး။ မရဘူးလားဆိုတော့ မဟုတ်ပါဘူး။ (ပုံ-၁၁) ကလို ဆက်ရင်တော့ ရနိုင်ပါတယ်။

 

ဝင်းအောင် (ပခုက္ကူ)

၁၅-၁-၂၀၂၁