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利用无线电流检测威廉希尔官方网站

作者:KrisLokere
测量流经检测电阻的电流似乎很简单——放大电压,用ADC读取,不就知道电流是多少了吗。
但,如果检测电阻本身的电压与系统地电压相差很远,检测就会变得比较困难。典型解决方案是在模拟域或数字域消弭该电压差。但这里介绍一种不同的方法——无线。
模拟电流检测IC是紧凑型解决方案,但其可承受的电压差受限于半导体工艺。很难找到额定电压超过100V的器件。如果检测电阻共模电压迅速变化或在系统地电压上下摆动,这些威廉希尔官方网站 便无法精确测量。
数字隔离技术(磁或光学)体积有点大,但能以高精度工作,并且通常可以承受数千伏电压。这些威廉希尔官方网站 需要隔离电源,但有时可以将它集成在隔离器中。如果检测电阻与主系统在物理上隔开,那么可能还要使用长导线或电缆。
无线电流检测威廉希尔官方网站 克服了上述诸多限制。让整个威廉希尔官方网站 随同检测电阻的共模电压浮空,并在空中无线传输测量数据,电压限制也就无从谈起。检测电阻可以位于任何地方,无需布置电缆。如果威廉希尔官方网站 功耗非常低,那么甚至不需要隔离电源,一个小电池便能让它运行多年。


回帖(4)

周杰

2019-7-23 15:39:03
设计概览
图1显示了设计的框图。该电流检测威廉希尔官方网站 基于斩波稳定运算放大器LTC2063,其用来放大检测电阻上的压降。微功耗SAR ADC AD7988将值数字化,并通过SPI接口报告结果。LTP5901-IPM是无线电模块,不仅包含无线电,而且含有自动形成IP网格网络所需的组网固件。
此外,LTP5901-IPM内置微处理器以读取AD7988 ADC SPI端口。LTC3335是一款低功耗DC/DC电源,其将电池电压转换为恒定输出电压。LTC3335还含有库仑计,用以报告从电池获取的累计电荷。
图1:低功耗无线电流检测威廉希尔官方网站 由一个低功耗斩波运算放大器(用以放大检测电压)组成,利用
低功耗ADC和 基准电压源进行数字化处理,连接到SmartMesh IP无线电模块。低
功耗DC/DC转换器调理电池,同时记录从电池获取的电荷。
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李磊

2019-7-23 15:39:13
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蓝静

2019-7-23 15:39:19
电源管理
LTC3335是一款集成库仑计的纳安功耗降压-升压转换器。它配置用来从1.8V到5.5V的输入电源产生3.3V稳压输出。这使得该威廉希尔官方网站 可以利用两节碱性原电池之类的电源供电。对于占空比型无线应用,负载电流的变化范围很容易达到1µA至20mA,取决于无线电是处于工作模式还是睡眠模式。LTC3335在空载时的静态功耗仅680nA,因此当无线电和信号链处于睡眠模式时,整个威廉希尔官方网站 的功耗非常低。另外,LTC3335可以输出多达50mA的电流,在无线电发射/接收期间可轻松提供足够的功率,故适合各种信号链威廉希尔官方网站 。
LTC3335还内置一个库仑计,非常方便。切换时,它会记录从电池获取的总电荷。此信息可通过I2C接口读出,用来预测何时需要更换电池。
无线组网
LTP5901-IPM是一个完整的无线电模块,包括无线电收发器、嵌入式微处理器和SmartMesh IP组网软件。LTP5901-IPM在本应用中执行两个功能:无线组网和管理微处理器。当网络管理器附近有多个SmartMesh IP尘埃上电时,这些尘埃会自动识别彼此,形成一个无线网格网络。整个网络自动进行时间同步,这意味着每台无线电仅在非常短的特定时间间隔内上电。因此,各节点不仅是传感器信息源,而且充当路由节点,用以将数据从其他节点传递到管理器。这样就形成一个高可靠性、低功耗网格网络,从各节点到管理器有多条路径可走,不过所有节点(包括路由节点)的工作功耗都非常低。
LTP5901-IPM包括一个运行组网软件的ARM Cortex-M3微处理器内核。此外,用户可以写入应用固件以完成特定于用户应用的任务。在本例中,LTP5901-IPM内部的微处理器读取电流测量ADC (AD7988)的SPI端口和库仑计(LTC3335)的I2C端口。微处理器还能将斩波运算放大器(LTC2063)置于关断模式,使其功耗从2µA进一步降低至200nA。在测量间隔时间极长的使用场合中,这可以节省更多功耗。
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蔡鼎瑾

2019-7-23 15:39:21
总功耗
完整应用威廉希尔官方网站 的总功耗取决于多种因素,包括信号链多长时间获取一次读数、节点在网络中如何配置等等。对于一个每秒报告一次的尘埃,测量威廉希尔官方网站 的典型功耗低于5µA,无线电的典型功耗可能为40µA,很小的电池即可让它工作数年。
图3:在小型PCB上实现的一个完整无线电流检测威廉希尔官方网站 。唯一的物理连接是待测电流的香蕉插座。
无线电模块如右图所示。威廉希尔官方网站 由连接到板背面的两节AAA电池供电。
Linear Technology和ADI公司信号链、电源管理、无线组网产品的结合,使得我们可以设计真正的无线电流检测威廉希尔官方网站 。图3显示了一个实现示例。新型超低功耗斩波运算放大器LTC2063可以精确读取检测电阻上的小压降。包括微功耗ADC和基准电压源在内的整个威廉希尔官方网站 随同检测电阻的共模电压浮空。只要一个小电池,纳安功耗LTC3335开关稳压器便可为该威廉希尔官方网站 供电数年之久,同时利用内置库仑计报告电池累计使用率。LTP5901-IPM无线模块管理整个应用,自动连接到一个高可靠性SmartMesh IP网络。
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