[发明专利]无线传感器网络模数输入前端预处理电路

说明书

技术领域

本发明属于无线传感器网络模数输入电路领域，尤其是实现与无线传感器网络节点的A/D模数转换单元输入动态范围最优的满程匹配的无线传感器网络模数输入前端预处理电路。 

背景技术

目前，无线传感器网络模数输入电路存在的问题是与无线传感器网络节点的A/D模数转换单元的输入动态范围匹配不理想。 

发明内容

本发明的目的是提供一种实现与无线传感器网络节点的A/D模数转换单元输入动态范围最优的满程匹配的无线传感器网络模数输入前端预处理电路 

本发明的技术方案是：无线传感器网络模数输入前端预处理电路，其特征是由电流信号转换为电压信号转换电路、偏移电压处理电路和增益匹配电路组成，其中， 

所述的电流信号转换为电压信号转换电路由正相运放电路运放器U1和电阻R7、电阻R8组成，将传感器标准工业级4-20mA电流信号转换为电压信号，正相运放电路运放器U1的端点6和端点7零电阻连接，端点6还通过电阻R8接地；正相运放电路运放器U1的正相输入端点5通过电阻R7接地，电阻R7与电流源I1并联。 

所述的偏移电压处理电路由电阻R4、电阻R5和电阻R6组成，电阻R4一端通过电阻R3与电流信号转换为电压信号转换电路的输出端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5和电阻R6连接，电阻R5、电阻R6还分别与电源连接。 

所述的增益匹配电路由正相运放电路运放器U2和电阻R1、电阻R2组成，正相运放电路运放器U2的端点2通过电阻R1接地，正相运放电路运放器U2的端点1通过电阻R2与端点2连接。 

所述电流信号转换为电压信号转换电路的正相运放电路运放器U1的端点7通过电阻R3与增益匹配电路的正相运放电路运放器U2的端点3连接；所述的电流信号转换为电压信号转换电路的正相运放电路运放器U1的端点7通过电阻R3与偏移电压处理电路的电阻R4连接。 

本发明的效果是：无线传感器网络模数输入前端预处理电路，使模拟传感器标准工业级4-20mA电流信号经过前端预处理，变为电压信号；该电压信号经过偏移电压电路的处理，再经过放大运算电路达到与无线传感器网络节点的A/D模数转换单元输入动态范围最优的满程匹配。从而使得采用这一电路的传感器节点可以挂带广大的标准工业级4-20mA电流信号输出模拟传感器。 

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。 

附图说明

附图是本发明的电路原理图。 

具体实施方式

附图中，无线传感器网络模数输入前端预处理电路，由电流信号转换为电压信号转换电路、偏移电压处理电路和增益匹配电路组成，其中电流信号转换为电压信号转换电路的输出端分别与增益匹配电路的输入端以及偏移电压处理电路相连。 

（1）电流信号转换为电压信号转换电路由正相运放电路运放器U1和电阻R7、电阻R8组成，将传感器标准工业级4-20mA电流信号转换为电压信号，运放器U1的型号为LM324，正相运放电路运放器U1的端点6和端点7零电阻连接，端点6还通过电阻R8接地；正相运放电路运放器U1的正相输入端点5通过电阻R7接地，电阻R7与电流源I1并联。 

采用正相运放电路（non-inverting configuration）设计，根据正相运放电路增益公式： 

A=1+R_A/R_B    …(1) 

本设计中R_A=0，R_A=R8;得到电路增益为1。这样的增益实现了电压跟随器的功能.该正相运放电路采用单个5V电压源供电，免去双电源要求，简化了电路的实现。 

同时在正相运放电路的正相输入端点5采用电阻接地，从而将模拟传感器 (analog sensor)标准工业级4-20mA电流信号输入转换为对正相运放电路的输入电压信号。并由此进入正相运放电路，达到了将传感器标准工业级4-20mA电流信号转换为电压信号的功能。 

（2）偏移电压处理电路由电阻R4、电阻R5和电阻R6组成，电阻R4一端通过电阻R3与电流信号转换为电压信号转换电路的输出端连接，电阻R4的另一端分别与电阻R5和电阻R6连接，电阻R5、电阻R6还分别与电源连接。