[實用新型]無線傳感器網絡節點雙路微信號轉換模塊

無效

• 申請號: 200720046066.X
• 申請日: 2007-09-12
• 公開（公告）號: CN201114107Y
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 嚴錫君;張偉偉;陸莉美;徐立中
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L12/28
• 代理公司: 南京君陶專利商標代理有限公司
• 代理人: 沈根水

技術領域

本實用新型涉及的是一種用于將閘門載荷的傳感器微信號進行放大、電壓/電流(V/I)轉換的無線傳感器網絡節點雙路微信號轉換模塊，屬于電子測控技術領域。

背景技術

在水電站、水利樞紐及水庫的閘門控制過程中，必須較準確地測量閘門載荷，使得閘門安全工作。通常，載荷傳感器提供的都是毫伏級的微小信號，而載荷傳感器的安裝位置與閘門控制儀有較長的距離，微小電壓不能進行較長距離的傳送，必須將其放大成適合測量的大信號。同時，由于傳送導線存在電阻，現在普遍采用將放大后的電壓信號轉換成電流信號，以便減少因較長距離的傳送造成的的信號。

目前，在閘門載荷限制器信號放大、轉換模塊的設計中，一般都包含電源電路、微信號的放大以及電壓/電流轉換三部分。這三部分電路設計選用器件的優劣、傳輸的信號是否合理，將決定閘門控制系統的性能，因此這部分電路的設計很關鍵。通常，用變壓器、整流橋產生直流電源，選用(OP07)等運算放大器對荷重傳感器輸出的毫伏級的電壓信號進行放大，并用晶體管將其轉換成電流信號，這樣的設計存在如下不足：雖成本較低，但電源紋波大，對傳感器輸出的微小信號產生的誤差大；運算放大器(OP07)雖然價格也低，但輸入阻抗低，受空氣濕度影響大，容易造成運算放大器(OP07)放大輸出信號波動，造成結果不穩定、當氣候變化時出現較大的誤差；晶體管輸出電流信號線性不好，誤差也較大，并且也只能輸出單一范圍的電流信號。

發明內容

本實用新型的目的在于針對已有載荷限制器信號處理模塊存在的缺陷，提出一種無線傳感器網絡節點雙路微信號轉換模塊，用于將閘門載荷的傳感器微信號進行放大、電壓/電流(V/I)轉換。

本實用新型的技術解決方案：其結構是電源電路的第一輸出端接運算放大電路的輸入端，電源電路1的第二輸出端接V/I轉換電路的第一輸入端，運算放大電路的輸出端接V/I轉換電路的第二輸入端。

無線傳感器網絡節點雙路微信號轉換模塊采用高性能的AC-DC電源模塊、高阻抗運放和高精度的電壓/電流(V/I)轉換電路的技術。采用2塊AC-DC電源模塊產生工作電源；用2片高阻抗運算放大器AD620，對傳感器輸出的小信號進行放大；用2片高精度V/I轉換器將電壓轉換成電流輸出，同時用跳線器可選擇兩種范圍的電流。

本實用新型的優點是：采用2塊AC-DC電源模塊分別產生載荷傳感器的工作電源和電壓/電流(V/I)轉換模塊的工作電源，2路工作電源獨立，這樣傳感器信號的輸入可采用雙極性輸入，避免了信號的干擾；采用2片高阻抗運算放大器，放大器線性好，受空氣濕度影響很小，結果穩定、誤差小；采用2片高精度V/I轉換器，將運算放大器輸出的電壓信號轉換成電流信號輸出，同時可用跳線器選擇0～20mV或4～20mV兩種電流輸出的范圍，適合多種應用場合，設計靈活、簡單。

附圖說明

附圖1是本實用新型的結構框圖。

附圖2是本實用新型的電原理圖。

圖中1是電源電路、2是運算放大電路、3是V/I轉換電路。

具體實施方式

對照圖1，其結構是電源電路1的第一輸出端接運算放大電路2的電源輸入端，電源電路1的第二輸出端接V/I轉換電路3的電源輸入端，運算放大電路2的信號輸出端接V/I轉換電路3的信號輸入端。

對照圖2，電源電路1中交流電源通過3芯接線端J1(型號：MSTB5.08-3)接入，通過2個自恢復保險絲F1和F2(型號：C60X065)分別連接到交-直流轉換模塊DC1(型號：AC-DC15)和交-直流轉換模塊DC2(型號：AC-DC12)的輸入端管腳1、管腳2，交-直流轉換模塊DC1輸出端的管腳4、管腳5和管腳6分別與運算放大電路2中的運算放大器U1和運算放大器U2(型號：AD620)的管腳4、管腳5和管腳7對應連接，交-直流轉換模塊DC2輸出端的管腳4和管腳5分別連接到運算放大電路2中6芯接線端子J2和J3(型號：MSTB5.08-6)的)管腳2和管腳1；運算放大電路2中的A、B傳感器的4根輸入數據線通過運算放大電路2中的接線端子J2和接線端子J3接入，A傳感器的正信號從接線端子J2的管腳2接入，通過電阻R1連接運算放大器U1的輸入端管腳3，負信號從接線端子J2的管腳3接入，通過電阻R2連接到運算放大器U1的輸入端管腳2，接線端子J2的管腳2和接線端子J2的管腳3之間接上2個方向相反的二極管D1、D2(型號：IN4001)；運算放大器U1的管腳3通過電阻R7和電阻R6接地，運算放大器U1的管腳6接電位器W1、電位器W2；運算放大器U2的管腳6接電位器W3、電位器W4，運算放大器U3的管腳6接電位器W6；運算放大器U4的管腳6接電位器W7，電位器W1、電位器W2分別連接到一個接點，電阻R8連接電容C1和電容C2再連接到V/I轉換電路3中的V/I轉換芯片U3(型號：AD694)的管腳3，電容C6和電容C5的另一端接地，對于運算放大電路2中B傳感器的信號的接入和A傳感器的信號的接入相同，運算放大器U2(型號：AD620)的電路連接與運算放大器U1相同；V/I轉換電路3中V/I轉換芯片U3的管腳1和管腳2連接，V/I轉換芯片U3的管腳7和管腳8連接，再通過電阻R13接電位器W6，V/I轉換芯片U3的管腳6接電位器W6，電位器W6接V/I轉換芯片U3的管腳5，V/I轉換芯片U3的管腳4接電阻R14，V/I轉換芯片U3的管腳15和管腳16分別接電位器W5，電位器W5連接到V/I轉換芯片U3的管腳5，V/I轉換芯片U3的管腳12接晶體三極管Q1(型號：2N2222)的集電極，V/I轉換芯片U3的管腳11和管腳13分別接到二極管D6(型號：IN4001)的正、負極，V/I轉換芯片U3的管腳13接到電容C5的正極和電源電路1中交-直流轉換模塊DC1的管腳6，V/I轉換芯片U3的管腳14連接到電容C5的負極，V/I轉換芯片U3的管腳6接電位器W7，晶體三極管Q1的基極連接電容C6的一端和二極管D5(型號：IN4001)的負極，電容C6的另一端和二極管D5的正極連接到V/I轉換芯片U3的管腳5，V/I轉換芯片U3的管腳5再接到運算放大電路2中接線端子J2的管腳6，晶體三極管Q1的發射極接運算放大電路2中接線端子J2的管腳5，對于V/I轉換電路3中V/I轉換芯片U4的連接方法和V/I轉換芯片U3相同。