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精準、低功耗的遠程檢測理念

2019-07-12 11:15 來源:ADI 編輯:電源網

這里展示的遠程檢測實例具有高可靠性、易連通性和超低功耗的特性。這些電路主要面向需要穩定通信和最低限度的電池維護的工業環境。本解決方案結合了近年來低功耗、高精度放大方面的研究進展,兼具同等的低功耗、高可靠性無線Mesh網絡功能。支持實現這些解決方案的是零漂移、低輸入偏置放大器LTC2063和LTP5901-IPM,前者最高以2 μA電流運行,后者在睡眠模式下消耗電流不到1.5 μA。這些器件的功耗足夠低,可以采用一塊由銅和鋅電極(每個四平方英寸),以及由檸檬內部物質形成的電解質組合而成的電池供電。

無線Mesh網絡

工業環境中通過無線網絡實施和檢索的測量很少需要高速度,但它們通常需要高可靠性和安全性,此外還需要低功耗運行,以最大限度地延長電池的運行時間。LTP5901-IPM在802.15.4e無線網絡中形成一個節點或者一個SmartMesh® IP Mote。LTP5901-IPM集成了一個10位、0 V至1.8 V ADC,以及一個內置ARM® Cortex®-M3 32位微處理器,可以通過簡單編程實施檢測。采用這個終端是為了實現安全性、可靠性、低功耗、靈活性以及可編程性。

四種檢測應用

總的來說,以下這些電路設計并不需要高深的火箭知識。但是,它們整潔、高效,是針對特定應用定制的。這些設計不需要多復雜,事實上,復雜的設計只會增加成本和可靠性風險。

每個電路的輸入中都包含一個傳感器,通過處理傳感器輸出來產生輸出電壓。使用LTP5901-IPM 10位ADC作為輸入,每個電路都試圖映射輸入,覆蓋0 V至1.8 V之間的大部分范圍。

基本的電池電壓檢測

圖1.簡單的電池電壓檢測

圖1.簡單的電池電壓檢測

圖1展示了一種典型的同相整體增益負反饋運算放大器配置,可以檢測分壓。LTP5901輸入的ADC范圍為0 V至1.8 V。R1和R2以最小的靜態電流降低電池電壓,以延長電池壽命。LTC2063的輸入偏置電流非常低,即使這些高電阻值也不會影響最終的10位ADC的精度。LTC2063消耗最小的電源電流,提供隨時間和溫度變化而呈現的零漂移優勢。

電流檢測

圖2.電流檢測電路

圖2.電流檢測電路

電池供電和隔離電子設備的出色之處在于:它可以在任何位置設置接地。在最方便的電路拓撲結構中,我們可以在不喪失通用性的情況下檢測電流,同時將終端放置在與本地接地相關的任何位置。對于單極電流,例如4 mA至20 mA的工業環路,人們可以使用傳統的低側拓撲結構來安全檢測與本地接地相關的電流。圖2展示的是電流流過一個非常小的電阻R2,由此產生檢測電壓。因為放大器的零漂移、極低的失調電壓性能等原因,這個輸入電壓可能非常小。電路所示經由501 mΩ檢測電阻產生的輸入的增益增高101 V/V。在20 mA時,VOUT是1.012 V??梢赃x擇其他值來最大程度地使用ADC的1.8 V范圍。

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