精確的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器可為自身供電

主電路板上。

在這個(gè)應用中，LTP5901 執行兩種功能：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和內務(wù)處理微處理器 (圖 5)。當給一個(gè)網(wǎng)絡(luò )管理器附近的多個(gè) LTP5901 節點(diǎn)加電后，這些節點(diǎn)相互自動(dòng)識別，并形成一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )。整個(gè)網(wǎng)絡(luò )自動(dòng)完成時(shí)間同步，這意味著(zhù)每個(gè)無(wú)線(xiàn)電模塊都僅在非常短的特定時(shí)間間隔內加電。因此，每個(gè)節點(diǎn)都可以既發(fā)揮傳感器信息源的作用，又作為路由節點(diǎn)，以向管理器轉發(fā)來(lái)自其他節點(diǎn)的數據。這樣，即使所有節點(diǎn) (包括路由節點(diǎn)) 都以非常低的功率工作，依然可以建立一個(gè)高度可靠的低功耗網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )，每個(gè)節點(diǎn)到管理器都有多條通路可用。這種無(wú)線(xiàn)電技術(shù)典型的節點(diǎn)間傳送距離為 100 米，在有利的戶(hù)外條件下，距離甚至可以更長(cháng)。

圖 5：LTP5901-IPM 僅需要非常少的連接，就能運行整個(gè)應用。所有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )功能 (包括固件和 RF 電路) 都已經(jīng)內置在該模塊中。3線(xiàn) SPI 主器件與 LTC2484 的 SPI 端口通信。GPIO 引腳 (DP2) 控制傳感器電源排序。內置 ADC 充當便利的電平轉換器，從 LTC3330 讀取能量收集狀態(tài)標記 EH_ON。

LTP5901 含有一個(gè) ARM Cortex-M3 微處理器內核，該內核運行網(wǎng)絡(luò )軟件。此外，這個(gè)內核還可通過(guò)用戶(hù)提供的固件來(lái)設定，以執行特定于用戶(hù)應用的任務(wù)。因此，無(wú)需任何第三方微處理器，就能夠實(shí)現很多應用。在本文例子中，LTP5901 內部的微處理器通過(guò)在合適的時(shí)間接通和斷開(kāi) LTC3330 的 LDO 來(lái)管理溫度傳感器的電源排序，以在兩次溫度讀取之間節省功率。LTP5901 直接與 24 位 ADC 的 SPI 端口通信，該 ADC 讀取溫度傳感器提供的溫度值。最后，LTP5901 從 LTC3330 讀取電源狀態(tài)輸出標記 (EH_ON)，該標記指示用來(lái)給電路供電的是太陽(yáng)能還是電池。

無(wú)線(xiàn)電模塊的功耗可以用凌力爾特在網(wǎng)址 www.linear.com.cn/products/smartmesh_ip 上在線(xiàn)提供的工具“SmartMesh功率與性能估計器 (SmartMesh Power and Performance Estimator)”來(lái)估計。對于一個(gè)有 20 個(gè)節點(diǎn) (其中 10個(gè)節點(diǎn)以無(wú)線(xiàn)方式直接連接到管理器 (1 跳)，另外 10 個(gè)節點(diǎn)間接連接到管理器 (兩跳) ) 的典型網(wǎng)絡(luò )而言，兩跳節點(diǎn)的平均功耗約為 20μA，1 跳節點(diǎn)則為 40μA。這些數字是在每個(gè)節點(diǎn)每 10 秒報告一次溫度數據的情況下得出的。1 跳節點(diǎn)消耗大約兩倍功率的原因是，它們不僅發(fā)送自己的傳感器數據，還充當路由節點(diǎn)，轉發(fā)一些兩跳節點(diǎn)的傳感器數據。如果關(guān)閉一種稱(chēng)為 “Advertising”(宣告) 功能，那么上述功率可以進(jìn)一步減少兩倍。一旦“宣告”功能關(guān)閉，網(wǎng)絡(luò )就不再識別想加入網(wǎng)絡(luò )的新節點(diǎn)。除了這點(diǎn)不同，關(guān)閉廣告功能對網(wǎng)絡(luò )運行沒(méi)有任何影響。

總體功耗

完整應用電路的總體功耗視各種不同因素而有所不同，其中包括每個(gè)傳感器測量溫度的頻度以及所有節點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò )中的配置方式。對于一個(gè)每 10 秒報告一次溫度數據的傳感器節點(diǎn)而言，典型功耗為傳感器部分低于 20μA，無(wú)線(xiàn)電模塊部分可能為 20μA，總的平均負載電流約為 40μA。

小型 2 英寸 x 2 英寸太陽(yáng)能電池板 (例如 Amorton 系列) 甚至在相對中等的室內照明條件下 (200 流明)，也可產(chǎn)生 40μA 電流，而在強光照條件下，則能夠產(chǎn)生大得多的電流。這意味著(zhù)，在很多條件下，這個(gè)應用可以完全依靠太陽(yáng)能電池板電源運行。如果該電路處于黑暗中，需要完全靠電池電源運行，那么一節 2.4Ah AA 電池 (例如 Tadiran XOL 系列) 可給該應用供電差不多7 年。在較低或可變光照條件下，該電路自動(dòng)在太陽(yáng)能電源和電池電源之間來(lái)回切換，以便盡可能利用太陽(yáng)能，以延長(cháng)電池壽命。結論

凌力爾特的信號鏈路、電源管理和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品可用來(lái)實(shí)現完整、真正的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品的設計。該時(shí)間同步無(wú)線(xiàn)網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò )確保用最少的功率，可靠地在節點(diǎn)間傳送數據。內置的微處理器可設定傳感器電路電源的占空比。高效率、高集成度電源管理 IC 可完全用小型太陽(yáng)能電池板給該應用供電，或者用一個(gè)小型電池給該應用供電很多年。