专利名称：无线传感器网络节点双路微信号转换模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种用于将闸门载荷的传感器微信号进行放大、电压/电流(V/I)转换的无线传感器网络节点双路微信号转换模块，属于电子 测控技术领域。
背景技术：
在水电站、水利枢纽及水库的闸门控制过程中，必须较准确地测量闸门 载荷，使得闸门安全工作。通常，载荷传感器提供的都是毫伏级的微小信号， 而载荷传感器的安装位置与闸门控制仪有较长的距离，微小电压不能进行较 长距离的传送，必须将其放大成适合测量的大信号。同时，由于传送导线存 在电阻，现在普遍采用将放大后的电压信号转换成电流信号，以便减少因较 长距离的传送造成的的信号。目前，在闸门载荷限制器信号放大、转换模块的设计中， 一般都包含电 源电路、微信号的放大以及电压/电流转换三部分。这三部分电路设计选用 器件的优劣、传输的信号是否合理，将决定闸门控制系统的性能，因此这部分电路的设计很关键。通常，用变压器、整流桥产生直流电源，选用(0P07) 等运算放大器对荷重传感器输出的毫伏级的电压信号进行放大，并用晶体管将其转换成电流信号，这样的设计存在如下不足虽成本较低，但电源纹波 大，对传感器输出的微小信号产生的误差大；运算放大器(OP07)虽然价格 也低，但输入阻抗低，受空气湿度影响大，容易造成运算放大器(0P07)放 大输出信号波动，造成结果不稳定、当气候变化时出现较大的误差；晶体管 输出电流信号线性不好，误差也较大，并且也只能输出单一范围的电流信号。 发明内容本实用新型的目的在于针对已有载荷限制器信号处理模块存在的缺陷，提出一种无线传感器网络节点双路微信号转换模块，用于将闸门载荷的传感 器微信号进行放大、电压/电流(V/I)转换。本实用新型的技术解决方案其结构是电源电路的第一输出端接运算放 大电路的输入端，电源电路l的第二输出端接V/I转换电路的第一输入端， 运算放大电路的输出端接V/I转换电路的第二输入端。无线传感器网络节点双路微信号转换模块采用高性能的AC-DC电源模 块、高阻抗运放和高精度的电压/电流(V/I)转换电路的技术。采用2块AC-DC 电源模块产生工作电源；用2片高阻抗运算放大器AD620，对传感器输出的 小信号进行放大；用2片高精度V/I转换器将电压转换成电流输出，同时用 跳线器可选择两种范围的电流。本实用新型的优点是采用2块AC-DC电源模块分别产生载荷传感器的工作电源和电压/电流(V/I)转换模块的工作电源，2路工作电源独立，这样传感器信号的输入可采用双极性输入，避免了信号的干扰；采用2片高阻 抗运算放大器，放大器线性好，受空气湿度影响很小，结果稳定、误差小； 采用2片高精度V/I转换器，将运算放大器输出的电压信号转换成电流信号 输出，同时可用跳线器选择0 20mV或4 20mV两种电流输出的范围，适合 多种应用场合，设计灵活、简单。
附图1是本实用新型的结构框图。 附图2是本实用新型的电原理图。图中l是电源电路、2是运算放大电路、3是V/I转换电路。
具体实施方式
对照图1，其结构是电源电路1的第一输出端接运算放大电路2的电源 输入端，电源电路l的第二输出端接V/I转换电路3的电源输入端，运算放 大电路2的信号输出端接V/I转换电路3的信号输入端。对照图2，电源电路1中交流电源通过3芯接线端J1(型号:MSTB5. 08-3) 接入，通过2个自恢复保险丝F1和F2 (型号C60X065)分别连接到交-直 流转换模块DC1 (型号AC-DC15)和交-直流转换模块DC2 (型号AC-DC12) 的输入端管脚1、管脚2，交-直流转换模块DC1输出端的管脚4、管脚5和 管脚6分别与运算放大电路2中的运算放大器Ul和运算放大器U2 (型号AD620)的管脚4、管脚5和管脚7对应连接，交-直流转换模块DC2输出端 的管脚4和管脚5分别连接到运算放大电路2中6芯接线端子J2和J3 (型 号MSTB5.08-6)的)管脚2和管脚1;运算放大电路2中的A、 B传感器的 4根输入数据线通过运算放大电路2中的接线端子J2和接线端子J3接入，A 传感器的正信号从接线端子J2的管脚2接入，通过电阻Rl连接运算放大器 Ul的输入端管脚3，负信号从接线端子J2的管脚3接入，通过电阻R2连接 到运算放大器Ul的输入端管脚2，接线端子J2的管脚2和接线端子J2的管 脚3之间接上2个方向相反的二极管D1、 D2 (型号IN4001);运算放大器 Ul的管脚3通过电阻R7和电阻R6接地，运算放大器Ul的管脚6接电位器 Wl、电位器W2;运算放大器U2的管脚6接电位器W3、电位器W4，运算放大 器U3的管脚6接电位器W6;运算放大器U4的管脚6接电位器W7，电位器 Wl、电位器W2分别连接到一个接点，电阻R8连接电容C1和电容C2再连接 到V/I转换电路3中的V/I转换芯片U3 (型号AD694)的管脚3，电容C6 和电容C5的另一端接地，对于运算放大电路2中B传感器的信号的接入和 A传感器的信号的接入相同，运算放大器U2 (型号AD620)的电路连接与 运算放大器Ul相同；V/I转换电路3中V/I转换芯片U3的管脚1和管脚2 连接，V/I转换芯片U3的管脚7和管脚8连接，再通过电阻R13接电位器 W6， V/I转换芯片U3的管脚6接电位器W6，电位器W6接V/I转换芯片U3 的管脚5， V/I转换芯片U3的管脚4接电阻R14, V/I转换芯片U3的管脚15和管脚16分别接电位器W5，电位器W5连接到V/I转换芯片U3的管脚5， V/I转换芯片U3的管脚12接晶体三极管Ql (型号2N2222)的集电极，V/I 转换芯片U3的管脚11和管脚13分别接到二极管D6 (型号IN4001)的正、 负极，V/I转换芯片U3的管脚13接到电容C5的正极和电源电路1中交-直流转换模块DC1的管脚6， V/I转换芯片U3的管脚14连接到电容C5的负 极，V/I转换芯片U3的管脚6接电位器W7，晶体三极管Ql的基极连接电容 C6的一端和二极管D5 (型号IN4001)的负极，电容C6的另一端和二极管 D5的正极连接到V/I转换芯片U3的管脚5， V/I转换芯片U3的管脚5再接 到运算放大电路2中接线端子J2的管脚6 ，晶体三极管Ql的发射极接运算 放大电路2中接线端子J2的管脚5，对于V/I转换电路3中V/I转换芯片 U4的连接方法和V/I转换芯片U3相同。
权利要求1、无线传感器网络节点双路微信号转换模块，其特征是电源电路的第一输出端接运算放大电路的电源输入端，电源电路的第二输出端接V/I转换电路的电源输入端，运算放大电路的信号输出端接V/I转换电路的信号输入端。
2、 根据权利要求1所述的无线传感器网络节点双路微信号转换模块， 其特征是运算放大电路(2)中运算放大器(Ul、 U2)的输出端管脚(6)分 别通过电阻(R8)、电阻(10)分别与V/I转换电路(3)中的V/I转换器(U3、 U4)的输入端管脚(3)对应相接；V/I转换电路(3)中的V/I转换器(U3、 U4)的输出端管脚(5)分别接运算放大电路(2)中的接线端子(J2)和接 线端子(J3)的输出端管脚(6)，晶体三极管(Ql)和晶体三极管(Q2)的 发射极分别接运算放大电路(2)中的接线端子(J2)和接线端子(J3)的 输出端管脚(5)。
3、 根据权利要求2所述的无线传感器网络节点双路微信号转换模块， 其特征是运算放大器(Ul)的管脚(6)接电位器(Wl、 W2);运算放大器(U2) 的管脚(6)接电位器(W3、 W4)，运算放大器(U3)的管脚(6)接电位器(W6);运算放大器(U4)的管脚(6)接电位器(W7)。
专利摘要本实用新型是无线传感器网络节点双路微信号转换模块，其结构是电源电路的第一输出端接运算放大电路的电源输入端，电源电路的第二输出端接V/I转换电路的电源输入端，运算放大电路的信号输出端接V/I转换电路的信号输入端。优点采用2块AC-DC电源模块分别产生载荷传感器的工作电源和V/I转换模块的工作电源，2路工作电源独立，这样传感器信号的输入采用双极性输入，避免信号的干扰；采用2片高阻抗运算放大器，放大器线性好，受空气湿度影响很小，结果稳定、误差小；采用2片高精度V/I转换器，将运算放大器输出的电压信号转换成电流信号输出，设计成本低、灵活、简单、可靠。
文档编号H04L12/02GK201114107SQ20072004606
公开日2008年9月10日 申请日期2007年9月12日 优先权日2007年9月12日
发明者严锡君, 张伟伟, 徐立中, 陆莉美 申请人:河海大学