导言
“物联网”说的是一种日益显着的趋势，不只衔接人与电脑，并且将各种“东西”衔接到互联网。在工厂或大型基础设施项目等运用中，在更多地址衔接更多传感器 (传动器) 可以进步功率、改进安全性以及完成全新的商业形式。
现在不用面临在工厂内部布设电缆带来的挑战和高本钱问题了，由于可以装置牢靠的、工业级强度的无线传感器，这些传感器可以靠小型电池作业许多年，或许依托从光、振荡或温度改动等可用来历搜集的能量作业。
凌力尔特供给规划高性能、牢靠、低功率无线传感器网络所需的一切元件。本文所述事例是一个实在的规划，该规划整合了一个高分辨率温度传感器、一个电源办理电路和一个低功耗无线电模块，其间电源办理电路用太阳能 (可用时) 和备份电池 (需求时) 供电，而无线电模块则主动地构成一个牢靠的网格网络，以无线办法将一切传感器衔接到一个中心接入点。
规划概述
图 1 显现了该规划的方框图。温度传感器根据一个热敏电阻器，该热敏电阻器由低噪声 LT6654 电压基准偏置。24 位ΔΣ ADC LTC2484 读取热敏电阻器的电压，并经过 SPI 接口陈述读取的成果。LTP5901 是无线电模块，不只含有无线电单元，还含有主动构成 IP 网格网络所需的连网固件。此外，LTP5901 还有一个内置的微处理器，该微处理器读取 LTC2484 ADC SPI 端口，并办理面向信号链路组件的电源排序。LTC3330 是一款低功率、开关形式双输出电源，当可得到满足的光照时，LTC3330 靠太阳能电池板供电，当光照缺乏但需求坚持输出电压稳守时，LTC3330 用电池供电。LTC3330 还含有一个 LDO，用来设定温度传感器供电电源的占空比。
图 1：经过将无线电模块连至 ADC、基准和热敏电阻器以构成无线温度传感器。该电路由一个可从电池或太阳能电池板获取电能的能量搜集器供电。
信号链路
这个规划用一个热敏电阻器丈量温度。热敏电阻是十分合适在温度远远超出人们感兴趣的典型环境温度规模中读取温度值。热敏电阻器指的是具有很大负温度系数的电阻器。例如，器材型号为 KS502J2 (依照 US Sensor 公司的规则) 的热敏电阻，在 25°C 时阻值为 5kΩ，在 -30°C 至 +70°C 温度规模内，电阻值从 88kΩ 改动到 875Ω。
该热敏电阻器与两个精确的 49.9kΩ 电阻串联，并由精确的电压基准 LT6654 偏置 (图 2)。LTC2484 ΔΣ ADC 以 24 位分辨率丈量电阻分压器的分压比。该 ADC 的整体未调整差错为 15ppm，关于本文运用所用的热敏电阻器斜率而言，这对应于少于 0.05°C 的温度不确定性。这个热敏电阻器规则的温度精确度为 0.1°C，因而无需任何校准，所丈量的温度就能到达这样的精确度。
图 2：选用 LTC2484 24 位 ADC 读取热敏电阻的电压。由于输入共模电压是置中，所以 Easy Drive ADC 不汲取输入电流，然后很简略精确获得成份额的读数。
该 ADC 的噪声低于 4µVp-p，这对应不到 0.005°C 的温度改动。因而，经过校准，这个体系可以用来以极端精密的分辨率丈量温度。已然 ADC 丈量热敏电阻电压与基准电压值之比，所以严格说来，基准电压无需精确。可是它有必要是低噪声的，由于在 ADC 转化时，基准电压改动或许引起差错。
LTC2484 ADC 选用了 Easy Drive™ 输入结构。这意味着在转化时的净差分采样电流挨近为零。因而，流经阻性热敏电阻器网络的输入采样电流不引起任何丈量差错，这意味着，无需独自的运算放大器缓冲器。旁路电容器在高频时供给一条低阻抗通路。在许多情况下，不需求不断丈量温度，而是每秒丈量一次乃至每分钟只丈量一次。在体系未丈量温度时，节约功耗是有意义的。如下所述，这个运用电路正是这么做的。
电阻器网络从 2.5V 基准汲取最大 25µA 电流。为了防止丈量之间的功率损耗，将基准电源的作业周期调整为仅在丈量期间导通。ADC 输入的 RC 时刻常数大约为 5ms。经过在进行丈量之前 80ms接通电源，可保证 ADC 输入彻底安稳。实际上，已然两个输入节点以相同的斜率接通，所以远远不用理论的稳守时刻那么久，读数就已精确。LT6654 由 LTC3330 的 3V LDO 输出供电。在读取温度读数之前和之后的恰当时刻，LTP5901 微处理器驱动 LTC3330 中 LDO 的使能引脚至高电平缓低电平。在未进行转化时，LTC2484 主动进入休眠形式。与无线电现已很低的功率比较，1µA 的睡觉电流更低。因而，不用设定至 ADC 供电电源的占空比。经过坚持 ADC 的电源电压一向与 LTP5901 相同，可保证 SPI 接口上的逻辑电平一向坚持不变，这有助于完成简略的规划。
经过 SPI 端口供给转化成果今后，LTC2484 主动地开端进行新的转化，并将转化成果存储到其内部寄存器中，直到用户再次要求读取转化成果。在需求十分频频地读取温度值的体系中，这种作业办法是十分便当。可是，有些超低功率运用或许在两次读数之间等候很长时刻。为了保证供给给用户的温度数据一向是“新鲜”的读数，这类运用首要切换 CSb 和 SCK 引脚，以将“陈腐的”温度读数从 ADC 寄存器中移出，然后主动地开端进行新的温度转化。微处理器一向等候到转化完毕停止，然后经过 SPI 端口读取成果。即便新的温度读取进程会再次主动开端，可是体系接下来会封闭热敏电阻器网络 (经过封闭 LDO)，由于这些额定的温度读数随后将被疏忽。
该温度传感器电路的总功耗可以按如下办法估量。首要，求基准 (350uA)、热敏电阻器网络 (25µA) 和 ADC (转化时为 160µA) 的电流之和，所得总电流为 535µA (参见表 1)。然后，考虑这一电流继续多长时刻。ADC 每次转化大约耗时 140ms，在每次转化之前，等候 80ms，以让基准和热敏电阻器安稳。再加上一些 SPI 读数所需时刻，这样接通时刻大约为 300ms。在 300ms时刻内耗费 535µA 电流，相应于 160µC 的电荷量。咱们应该在这个电荷量之上，再加上给 4.7µF 电源旁路%&&&&&%器充电至电压基准所需的电荷量，由于每次读数时这个节点都从 0V 充电至 3V。加上这个 14µC 的电荷量，每次读取温度数据时所需的总电荷量为 174µC。假如每隔 10 秒读取一次温度数据，那么就可计算出，均匀电流耗费为 17µA。其他均匀电源电流的比如在表 2 中给出。
表 1：信号链路电流耗费 (作业时)
表 2：根据温度读取频率进行电源办理的信号链路的均匀电流耗费
LTC3330 办理这个运用的一切电源。该芯片含有两个开关形式电源和一个线性稳压器，选用小型单片封装。降压-升压型转化器可从电池获得功率，以坚持安稳的输出电压 (对这个运用而言设定为 3.6V)。一个独自的降压型转化器可从太阳能电池板获得功率，也将输出电压调理至相同的值。一个内部优先级区别器保证尽或许运用太阳能电源，仅当需求时才会从电池汲取功率 (图 3)。关于其他运用，LTC3330 还支撑 AC 能量搜集电源，例如发生与振荡能量成份额的 AC 电压之压电晶体 (参见图 4)。
图 3：LTC3330 从太阳能电池板或电池获得功率，主动地设定这两种电源的优先级，以坚持安稳输出电压。一个额定的 LDO 输出由逻辑输入引脚操控，这用来设定温度传感器电源的占空比。LTC3330 发生一个输出符号，以指示正在运用的是太阳能电源仍是电池电源。
图 4：LTC3330 能量搜集型 DC/DC 电池寿数延伸器从压电、太阳能或磁性动力搜集能量。
LTC3330 汲取不到 1µA 静态电流，十分合适这种低功耗无线运用。电源功耗仅占总功耗的一小部分，所以大部分功率可用于“负载” (即温度传感器和无线网络)。
除了这两个开关形式电源，LTC3330 还含有一个具有独自使能引脚的 LDO。这功用关于这类占空比的运用是很有用。电压基准和热敏电阻器网络用该 LDO 供电。这不只降低了开关噪声，还答应运用切换信号链电源接通和关断，一同坚持无线电模块的电源一向接通。即便无线电模块在两次传输之间不耗费太多功率，可是它有必要一向坚持偏置，以坚持守时器正确运转，这样整个网络就能坚持时刻同步了。无线电模块内的微处理器在恰当的时刻给 LDO 使能引脚排序，使信号链路为读取温度数据做好预备。LTC3330 供给一个输出符号 (EH_ON)，该符号阐明体系是在由电池仍是太阳能电池板供电。可以实时拜访这一信息对最终用户来说或许很重要。因而，咱们让无线电模块中的微处理器读取这一输出符号，并经过网络与温度数据一同传送这一信息。EH_ON 输出的逻辑电平是关于 LTC3330 的一个内部偏置电压，该偏置电压随作业形式不同而改动，或许高于 4V。咱们不是将这个输出引脚直接衔接到电压较低的无线电模块逻辑输入，而是对其进行分压，然后将其馈送给一个内置的 10 位 ADC，该 ADC 是微处理器的组成部分。在本文情况下，咱们仅将这个 ADC 作为比较器运用，以指示 LTC3330 正在运用哪个电源。
无线网络
LTP5901 是一个完好的无线电模块，含有无线电收发器、嵌入式微处理器和网络软件。其物理规划由一块小型印刷电路板组成，可十分简略地焊接到包括该运用其余部分 (信号链路和电源办理) 之
