[发明专利]一种无线传感器网络节点装置

权利要求书

1.一种无线传感器网络节点装置，其特征在于：包括一次仪表信号调理部件、数据处理通信部件和电源部件，一次仪表信号调理部件的模拟输出端口与数据处理通信部件A/D输入端口相连；电源部件对所述一次仪表信号调理部件和数据处理通信部件供电；

所述一次仪表信号调理部件包括依次相连的一次仪表信号采集转换单元(1)、信号隔离单元(2)和信号放大单元(3)；所述一次仪表信号采集转换单元(1)用于对现场传感器采集、调理得到的一次仪表4-20mA输出信号进行采集和转换；所述信号隔离单元(2)用于将一次仪表信号采集转换单元(1)输出的信号进行隔离，切断其前段电路与后段电路的电气连接，减小其前段电路对后段电路的影响，并用于采集一次仪表输出0-5V电压；所述信号放大单元(3)用于将信号隔离单元(2)输出的信号进行放大或缩小，并进行阻抗匹配，使其输出的信号满足数据处理通信部件A/D输入端口的要求；

所述数据处理通信部件包括信号处理通信单元(4)和无线信号放大单元(5)；所述信号处理通信单元(4)用于通过程序指令控制A/D转换器对一次仪表信号调理部件的模拟输出信号进行A/D转换、数据处理、算法处理和存储，并采用ZigBee技术通过无线信号放大单元(5)与其它网络节点进行组网和通信；所述无线信号放大单元(5)用于对信号处理通信单元(4)输出的无线通信信号进行放大，扩大无线通信范围。

2.根据权利要求1所述的无线传感器网络节点装置，其特征在于：所述一次仪表信号采集转换单元(1)由精密电流环接受器“U1”及其外围电路组成，它的输出端口与信号隔离单元(2)的输入端口相连；所述信号隔离单元(2)由隔离放大器“U2”及其外围电路组成，它的输出端口与信号放大单元(3)的输入端口相连；若一次仪表输出为0-5V电压，则一次仪表输出信号不经过一次仪表信号采集转换单元(1)而直接与信号隔离单元(2)的输入端相连；所述信号放大单元(3)由运算放大器“U3”及其外围电路组成，它的输出端口与数据处理通信部件的输入端相连。

3.根据权利要求1所述的无线传感器网络节点装置，其特征在于：所述信号处理通信单元(4)由CC2430或CC2431处理器“U4”及其外围电路构成，其射频信号输出端口与无线信号放大单元(5)的射频输入端口相连；所述无线信号放大单元(5)由CC2590或CC2591放大器“U5”及其外围电路构成，与信号处理通信单元(4)进行双向串行数据通信。

4.根据权利要求1所述的无线传感器网络节点装置，其特征在于：所述信号处理通信单元(4)由JN5121或JN5139或JN5148处理器“U4”及其外围电路构成，其射频信号输出端口与无线信号放大单元(5)的射频输入端口相连；所述无线信号放大单元(5)由HHM1521平衡转换芯片“U6”、NC7SZ04反相器“U7”、AS179-92控制开关芯片“U8、U11”、TSX-10A晶振“U9”、PA2423L功率放大器“U10”和MDR774M滤波器“U12”及其外围电路构成，与信号处理通信单元(4)进行双向串行数据通信。

5.根据权利要求1所述的无线传感器网络节点装置，其特征在于：所述信号处理通信单元(4)分为：A/D转换模块，其信号输入端与一次信号调理部件的信号输出端相连，对其进行A/D采样，将模拟量转换成数字量并存储在微处理器“U4”的寄存器中；ZigBee协议栈模块，它保存了ZigBee协议栈，节点工作时运行其中的ZigBee协议，并通过编程接口给程序提供调用，完成节点ZigBee组网与通信的任务；定时器模块，程序通过设置微处理器“U4”定时器/计数器的寄存器，完成定时的任务，并通过微处理器“U4”的定时器控制节点周期性的完成数据采集的工作；存储器模块，将节点采集到的数据通过存储器模块保存在节点的存储器中；无线通信接口，节点的微处理器“U4”通过无线通信接口进行数据的无线收发，是完成ZigBee组网与通信物理设备；处理器内核模块，它能够访问存储器、执行运算、开启定时器以及通过射频接口进行双向通信并对接受到的数据进行处理。

6.根据权利要求1所述的无线传感器网络节点装置，其特征在于：所述电源部件包括第一电源单元(6)和第二电源单元(7)；所述第一电源单元(6)用于对一次仪表信号采集转换单元(1)和信号隔离单元(2)的输入部分供电；所述第二电源单元(7)用于对信号隔离单元(2)的输出部分、信号放大单元(3)、数据处理通信部件的供电。