智能無線信號變送器的總體設(shè)計

智能無線信號變送器是針對主流變送器和典型傳感器輸出信號設(shè)計的更適合，所以首先分析一下它們各自的輸出信號。通常變送器的輸出是4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號溝通協調。而對于傳感器來說要素配置改革，其輸出信號的類型非常多。鑒于本系統(tǒng)設(shè)計所面向的對象保障性，對于應(yīng)用針對性強(qiáng)核心技術體系，應(yīng)用較少的非電形式的信號、較大的電壓信號不予考慮持續發展。另外必然趨勢，對于較為常用的頻率信號，在進(jìn)行系統(tǒng)樣機(jī)設(shè)計時擴大，也沒有考慮多樣性，這在產(chǎn)品樣機(jī)的研制中可以加入發揮效力，以增加系統(tǒng)的柔性。綜合分析明顯，重點(diǎn)就是弱電壓信號了指導。那如何確定系統(tǒng)設(shè)計針對的弱電壓信號范圍呢一般情況下，mV級的電壓信號被認(rèn)為是弱電壓信號充分，但這個概念很模糊進一步完善，不易于定量的設(shè)計。根據(jù)應(yīng)用的廣泛程度競爭力、代表性以及規(guī)范的程度調整推進，在此不妨以熱電偶為例進(jìn)行分析。

熱電偶產(chǎn)生的是電壓(電勢)信號機製性梗阻，屬于緩變的毫伏級弱信號機製，表1是常用的各種熱電偶的溫度測量范圍和對應(yīng)的熱電勢范圍。

表1常用熱電偶主要技術(shù)參數(shù)

由表中可以看出集成應用，熱電偶的輸出熱電勢基本上在0～60mV的范圍內(nèi)探討，因此，可以認(rèn)為0～60mV具有較好的代表性高效流通，能夠覆蓋很多的應(yīng)用環(huán)境調解製度，也應(yīng)該作為系統(tǒng)輸入的另一種信號類型。這樣系統(tǒng)前端輸入信號就有兩類：4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號和0～60mV電壓信號功能。這兩類信號經(jīng)過不同的調(diào)理電路調(diào)理為適合A/D芯片輸入量程的電壓信號后創新內容，經(jīng)多路開關(guān)選通進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)過MCU處理廣泛關註，可以與其他現(xiàn)場設(shè)備或監(jiān)控中心進(jìn)行通信。系統(tǒng)原理框架圖見圖1.

圖1 系統(tǒng)原理框架圖

硬件設(shè)計

下面分別從信號調(diào)理電路集成技術、AD轉(zhuǎn)換電路就能壓製、GPRS MODEM接口電路這幾個方面來介紹硬件電路的設(shè)計。

1 信號調(diào)理電路

信號調(diào)理電路的功能是對前述4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號和0～60mV電壓信號這兩路輸入信號進(jìn)行放大處理適應能力，并通過多路開關(guān)實(shí)現(xiàn)對其選通輸入更優美，為后面的AD轉(zhuǎn)換所用。

由于本系統(tǒng)設(shè)計輸入信號動態(tài)范圍為0～60mV防控，相對于常見的A/D芯片輸入量程(2V成效與經驗、5V、±10V等)來說數(shù)值偏小堅實基礎，如果直接予以轉(zhuǎn)換的話稍有不慎，則達(dá)不到應(yīng)有的轉(zhuǎn)換精度，影響系統(tǒng)總的測量精度等地，因此需要首先對輸入信號進(jìn)行放大最為顯著，經(jīng)過綜合考慮，采用了儀用運(yùn)放INA118.

圖2 INA118內(nèi)部電路圖

INA118通過在腳1～8腳之間外接電阻Rg來實(shí)現(xiàn)不同的增益，該增益可從1～1000不等自行開發。電阻Rg的大小由Rg=50kΩ/(G-1)決定進行部署，式中：G為增益。

由于Rg的穩(wěn)定性和溫度漂移對增益有影響應用情況，因此保護好，在需要獲得高精度增益的應(yīng)用中對Rg的要求也比較高，應(yīng)采用高精度表現、低噪聲的金屬膜電阻特點。此外，高增益的電路設(shè)計中的Rg值較小相互配合，如G=100時的Rg值為1.02kΩ;G=1000時的Rg值為50.5Ω慢體驗。因此，在高增益時的接線電阻不能忽略智能化，由于它的存在科技實力，實(shí)際增益可能會有較大的偏差，因而建設，計算得到的Rg值需要修正在此基礎上。修正的具體方法是用一個可調(diào)電位器替代Rg，調(diào)節(jié)電位器使得輸出電壓與輸入電壓的比值達(dá)到設(shè)計所要求的增益值前來體驗。

4～20mA電流信號使用不同阻值的采樣電阻即可以轉(zhuǎn)換為不同動態(tài)范圍的電壓信號自主研發。根據(jù)本系統(tǒng)需求，使用120Ω的精密電阻可以實(shí)現(xiàn)4～20mA電流信號轉(zhuǎn)換為0.48～2.4V的電壓信號更加廣闊，與后級A/D芯片量程相匹配損耗。信號調(diào)理電路如圖3所示。

圖3 信號調(diào)理電路