这儿展现的长途检测实例具有高牢靠性、易连通性和超低功耗的特性。这些电路首要面向需求安稳通讯和最低极限的电池保护的工业环境。本解决方案结合了近年来低功耗、高精度扩大方面的研究进展，兼具平等的低功耗、高牢靠性无线Mesh网络功用。支撑完成这些解决方案的是零漂移、低输入偏置扩大器LTC2063和LTP5901-IPM，前者最高以2 µA电流运转，后者在睡觉形式下耗费电流不到1.5 µA。这些器材的功耗足够低，能够选用一块由铜和锌电极（每个四平方英寸），以及由柠檬内部物质构成的电解质组合而成的电池供电。
无线Mesh网络
工业环境中通过无线网络施行和检索的丈量很少需求高速度，但它们一般需求高牢靠性和安全性，此外还需求低功耗运转，以最大极限地延伸电池的运转时刻。LTP5901-IPM在802.15.4e无线网络中构成一个节点或许一个SmartMesh® IP Mote。LTP5901-IPM集成了一个10位、0 V至1.8 V ADC，以及一个内置ARM® Cortex®-M3 32位微处理器，能够通过简略编程施行检测。选用这个终端是为了完成安全性、牢靠性、低功耗、灵活性以及可编程性。
四种检测运用
总的来说，以下这些电路规划并不需求深邃的火箭常识。可是，它们整齐、高效，是针对特定运用定制的。这些规划不需求多杂乱，事实上，杂乱的规划只会添加本钱和牢靠性危险。
每个电路的输入中都包含一个传感器，通过处理传感器输出来发生输出电压。运用LTP5901-IPM 10位ADC作为输入，每个电路都企图映射输入，掩盖0 V至1.8 V之间的大部分规模。
根本的电池电压检测
图1.简略的电池电压检测。
图1展现了一种典型的同相全体增益负反应运算扩大器装备，能够检测分压。LTP5901输入的ADC规模为0 V至1.8 V。R1和R2以最小的静态电流下降电池电压，以延伸电池寿数。LTC2063的输入偏置电流十分低，即便这些高电阻值也不会影响终究的10位ADC的精度。LTC2063耗费最小的电源电流，供给随时刻和温度改变而出现的零漂移优势。
电流检测
图2.电流检测电路。
电池供电和阻隔电子设备的超卓之处在于：它能够在任何方位设置接地。在最便利的电路拓扑结构中，咱们能够在不损失通用性的情况下检测电流，一起将终端放置在与本地接地相关的任何方位。关于单极电流，例如4 mA至20 mA的工业环路，人们能够运用传统的低侧拓扑结构来安全检测与本地接地相关的电流。图2展现的是电流流过一个十分小的电阻R2，由此发生检测电压。由于扩大器的零漂移、极低的失调电压功能等原因，这个输入电压或许十分小。电路所示经由501 mΩ检测电阻发生的输入的增益增高101 V/V。在20 mA时，VOUT是1.012 V。能够挑选其他值来最大程度地运用ADC的1.8 V规模。
电阻R4相对较低，是LTC2063输入电容的低阻抗分流器。因而，较大的R1反应电阻与输入电容之间的相互效果不会起到安稳效果。
构建的电路通过优化之后，用于测验0 mA至35 mA电流、0 V至1.8 V ADC的映射规模。
辐照度计
图3.运用太阳能电池进行短路辐照度丈量。
图2所示的电路也能够用来丈量太阳能电池的短路电流。在短路电流形式下，硅和其他太阳能电池的电流与辐照度呈高度线性关系。短路电流是0 V太阳能电池的电流。图3中的电路并没有确保太阳能电池在最大电流时精确到达0 V；可是，即便在全日光下为20 mA，电压也仅为10 mV。太阳能电池上的10 mV电平在其I-V曲线上实践便是短路。
咱们能够以互阻扩大器(TIA)作为代替。TIA能够强制让太阳能电池到达0 V，并丈量电流。这种电路存在的问题在于，在整个辐照度规模内，都是由运算扩大器为太阳能电池供给电流。假如关于长途检测电路，最重要的是最小化功耗，那么由运算扩大器为电池供给20 mA是不可行的。
考虑到需求坚持近0 V，应运用一个小型检测电阻。对方位悠远、由电池供电的小电压施行检测再次标明，需求选用高精度、低功耗的功率扩大器，例如LTC2063。
太阳能设备所需的便是这类物理布局，即需求施行零温度漂移丈量的无线Mesh网络。走运的是，在短路条件下，硅光电二极管跟着温度的改变相对安稳。关于环境温度不断改变的大型装置场所而言，选用LTC2063和LTP5901-IPM，再加上硅太阳能电池，所构成的简略且牢靠的规划是十分抱负的解决方案。
选用热电偶丈量温度
图4.热电偶检测电路。
热电偶电压能够是正压也能够是负压。图4所示的电路交融选用微功率基准电压源和微功率扩大器来检测极小的正负电压。走运的是，假如热电偶与被测器材(DUT)电气阻隔，则能够置于任何便利的电压域中。图4中的示例运用LT6656-1.25，在1.25 V时偏置热电偶。电路输出是根据1.25 V基准电压源的小热电偶电压的高增益版别。关于这种装备，0 V至1.8 V的ADC规模适当合理。假如不运用零漂移、低失调扩大器，则无法完成2000 V/V左右的极高增益。
定论
极低功耗、精准的长途检测肯定是可行的。本文的示例显现，将低功耗、高精度扩大器与可编程片上体系无线Mesh节点相结合是适当简略的。
作者简介
Aaron Schultz是LPS业务部的运用工程司理。他曾在规划和运用体系工程范畴担任多个职务，触摸过很多主题，包含电池办理、光伏、可调光LED驱动电路、低电压和高电流DC-DC转化、高速光纤通讯、高档DDR3存储器研制、定制东西开发、验证、根本模仿电路等，他职业生涯的一半贡献给了功率转化范畴。他1993年结业于美国卡内基梅隆大学，1995年结业于MIT。晚上，他喜爱弹爵士钢琴乐。联系方式：aaron.schultz@analog.com。
