專利名稱：無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入電路領域，尤其是實現(xiàn)與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié) 點的A/D模數(shù)轉換單元輸入動態(tài)范圍最優(yōu)的滿程匹配的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預 處理電路。
背景技術：
目前，無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入電路存在的問題是與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D 模數(shù)轉換單元的輸入動態(tài)范圍匹配不理想。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種實現(xiàn)與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D模數(shù)轉換單元輸入 動態(tài)范圍最優(yōu)的滿程匹配的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路 本發(fā)明的技術方案是無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，其特征是由電 流信號轉換為電壓信號轉換電路、偏移電壓處理電路和增益匹配電路組成，其中電流信號 轉換為電壓信號轉換電路的輸出端分別與增益匹配電路的輸入端以及偏移電壓處理電路 相連。 所述的正相運放電流信號轉換為電壓信號轉換電路由正相運放電路運放器U1和 電阻R7、電阻R8組成，將傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號轉換為電壓信號，正相運放電 路運放器Ul的端點6和端點7零電阻連接，端點6還通過電阻R8接地；正相運放電路運放 器Ul的正相輸入端點5通過電阻R7接地，電阻R7與電流源II并聯(lián)。
所述的偏移電壓處理電路由電阻R4、電阻R5和電阻R6組成，電阻R4 —端通過電 阻R3與電流信號轉換為電壓信號轉換電路的輸出端連接，電阻R4的另一端分別與電阻R5 和電阻R6連接，電阻R5 、電阻R6還分別與電源連接。 所述的正相運放增益匹配電路由正相運放電路運放器U2和電阻Rl、電阻R2組成， 正相運放電路運放器U2的端點2通過電阻Rl接地，正相運放電路運放器U2的端點1通過 電阻R2與端點2連接。 本發(fā)明的效果是無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，使模擬傳感器標準 工業(yè)級4-20mA電流信號經(jīng)過前端預處理，變?yōu)殡妷盒盘?；該電壓信號?jīng)過偏移電壓電路的 處理，再經(jīng)過放大運算電路達到與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D模數(shù)轉換單元輸入動態(tài)范圍 最優(yōu)的滿程匹配。從而使得采用這一電路的傳感器節(jié)點可以掛帶廣大的標準工業(yè)級4-20mA 電流信號輸出模擬傳感器。 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明。
附圖是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式
附圖中，無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，由電流信號轉換為電壓信號 轉換電路、偏移電壓處理電路和增益匹配電路組成，其中電流信號轉換為電壓信號轉換電 路的輸出端分別與增益匹配電路的輸入端以及偏移電壓處理電路相連。
(1)電流信號轉換為電壓信號轉換電路由正相運放電路運放器U1和電阻R7、電 阻R8組成，將傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號轉換為電壓信號，運放器Ul的型號為 LM324，正相運放電路運放器Ul的端點6和端點7零電阻連接，端點6還通過電阻R8接地； 正相運放電路運放器Ul的正相輸入端點5通過電阻R7接地，電阻R7與電流源II并聯(lián)。
采用正相運放電路(non-inverting configuration)設計，根據(jù)正相運放電路增 益公式 A = 1+RA/RB ... (1) 本設計中RA = 0， RA = R8 ;得到電路增益為1。這樣的增益實現(xiàn)了電壓跟隨器的 功能.該正相運放電路采用單個5V電壓源供電，免去雙電源要求，簡化了電路的實現(xiàn)。
同時在正相運放電路的正相輸入端點5采用電阻接地，從而將模擬傳感器 (analog sensor)標準工業(yè)級4_20mA電流信號輸入轉換為對正相運放電路的輸入電壓信 號。并由此進入正相運放電路，達到了將傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號轉換為電壓信 號的功能。 (2)偏移電壓處理電路由電阻R4、電阻R5和電阻R6組成，電阻R4 —端通過電阻 R3與電流信號轉換為電壓信號轉換電路的輸出端連接，電阻R4的另一端分別與電阻R5和 電阻R6連接，電阻R5、電阻R6還分別與電源連接。 電阻R4、電阻R5和電阻R6組成分壓器，并對該分壓器提供負5伏電壓供電。在此 供電條件下，將正相運放電路在4-20mA輸入電流信號的動態(tài)范圍下產(chǎn)生的輸出電壓下限 值移動到零點電壓，實現(xiàn)偏移電壓處理功能。 (3)增益匹配電路由正相運放電路運放器U2和電阻R1、電阻R2組成，運放器U2 的型號為LM324,正相運放電路運放器U2的端點2通過電阻Rl接地，正相運放電路運放器 U2的端點1通過電阻R2與端點2連接。 采用正相運放電路(non-inverting configuration)設計，根據(jù)運放電路增益公 式方程式(1) ，R2 = RA，R1 = Re，通過設定電阻Rl、電阻R2的數(shù)值，可以得到理想的增益。所 述增益能夠實現(xiàn)與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D模數(shù)轉換單元輸入電壓動態(tài)范圍
的最優(yōu)的滿程匹配。 該正相運放電路采用單個5V電壓源供電，免去雙電源要求，簡化了電路的實現(xiàn)。
無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點要求具有支持模擬傳感器(analog sensor)標準工業(yè)級 4-20mA電流信號輸入，并將其轉為數(shù)字信號的特點。這個轉換標準工業(yè)級電流信號為數(shù)字 信號的模數(shù)轉換過程，首先要求模擬傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號轉換為電壓信號， 然后其電壓信號的輸入動態(tài)范圍與A/D模數(shù)轉換單元的輸入電壓信號動態(tài)范圍匹配。
本發(fā)明為無線傳感器網(wǎng)絡的模數(shù)輸入前端預處理電路。這個預處理電路使得模擬 傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號經(jīng)過前端預處理電路，變?yōu)殡妷盒盘?；該電壓信號?jīng)過 偏移電壓電路的處理，再經(jīng)過放大運算電路達到與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D模數(shù)轉換單 元輸入動態(tài)范圍最優(yōu)的滿程匹配。從而使得采用這一電路的傳感器節(jié)點可以掛帶廣大的標準工業(yè)級4-20mA電流信號輸出模擬傳感器，從而實現(xiàn)了多參數(shù)無線傳感器節(jié)點的功能c
權利要求
無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，其特征是由電流信號轉換為電壓信號轉換電路、偏移電壓處理電路和增益匹配電路組成，其中正相運放電流信號轉換為電壓信號轉換電路的輸出端分別與正相運放增益匹配電路的輸入端以及偏移電壓處理電路相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，其特征是所述的 電流信號轉換為電壓信號轉換電路由正相運放電路運放器Ul和電阻R7、電阻R8組成，將 傳感器標準工業(yè)級4-20mA電流信號轉換為電壓信號，正相運放電路運放器Ul的端點6和 端點7零電阻連接，端點6還通過電阻R8接地；正相運放電路運放器Ul的正相輸入端點5 通過電阻R7接地，電阻R7與電流源II并聯(lián)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，其特征是所述的 偏移電壓處理電路由電阻R4、電阻R5和電阻R6組成，電阻R4 —端通過電阻R3與電流信號 轉換為電壓信號轉換電路的輸出端連接，電阻R4的另一端分別與電阻R5和電阻R6連接， 電阻R5、電阻R6還分別與電源連接。
4. 根據(jù)權利要求1所述的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路，其特征是所述的 增益匹配電路由正相運放電路運放器U2和電阻Rl、電阻R2組成，正相運放電路運放器U2 的端點2通過電阻Rl接地，正相運放電路運放器U2的端點1通過電阻R2與端點2連接。
全文摘要
一種實現(xiàn)與無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的A/D模數(shù)轉換單元輸入動態(tài)范圍最優(yōu)的滿程匹配的無線傳感器網(wǎng)絡模數(shù)輸入前端預處理電路。技術方案是其特征是由電流信號轉換為電壓信號轉換電路、偏移電壓處理電路和增益匹配電路組成，其中電流信號轉換為電壓信號轉換電路的輸出端分別與增益匹配電路的輸入端以及偏移電壓處理電路相連。
文檔編號H04W84/18GK101741386SQ20091024344
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權日2009年12月22日
發(fā)明者李華 申請人:李華