基於物聯網的頻率誤差校正型無線信號處理系統的製作方法

2023-12-01 14:14:16

本發明涉及自動控制領域，具體是指一種基於物聯網的頻率誤差校正型無線信號處理系統。

背景技術：

現代農業技術的應用為社會帶來了巨大的經濟、社會、以及生態效益。隨著社會的發展，人們節水的意識逐漸增強，為了達到節水的目的，人們通常採用農業物聯網來對農作物的灌溉進行管理，以提高灌溉用水效率和灌溉的效果；目前人們多採用由溼度傳感器、無線信號採集系統、無線信號處理系統、無線控制系統、視頻監控系統和自動噴水系統組成的農業物聯網；其中農業物聯網中的無線控制系統則是通過對無線信號處理系統所傳輸的數字信息來控制自動噴水系統，因此，自動噴水系統能否準確的為農作物進行準確的灌溉則取決於無線信號處理系統對信號處理是否準確。

然而，現有農業物聯網的無線信號處理系統在對接收信號的處理方面還存在信號處理的準確性低的問題，即其無線信號處理系統對溼度傳感器所傳輸的溼度信息的處理準確性較低，導致農業物聯網中的無線控制系統無法準確的控制自動噴水系統對農作物進行灌溉，嚴重的影響了農作物的生長。

因此，提供一種能對信號進行準確處理的農業物聯網用無線信號處理系統便是當務之急。

技術實現要素：

本發明的目的在於克現有農業物聯網的無線信號處理系統在對接收信號的處理方面還存在信號處理的準確性低的缺陷，提供一種基於物聯網的頻率誤差校正型無線信號處理系統。

本發明的目的通過下述技術方案現實：基於物聯網的頻率誤差校正型無線信號處理系統，主要由處理晶片U，三極體VT4，無線信號接收器A，正極與三極體VT4的發射極相連接、負極經電阻R16後與處理晶片U的COMP管腳相連接的極性電容C10，一端與處理晶片U的COMP管腳相連接、另一端與處理晶片U的GND管腳相連接後接地的電阻R18，P極經電阻R17後與三極體VT4的基極相連接、N極與處理晶片U的OUT管腳相連接的二極體D6，正極經電感L2後與三極體VT4的集電極相連接、負極經電阻R19後與處理晶片U的CLK管腳相連接的極性電容C11，N極與處理晶片U的VC管腳相連接、另一端與外部電源VCC相連接的穩壓二極體D5，與無線信號接收器A的信號輸出端相連接的信號接收濾波電路，串接在信號接收濾波電路與處理晶片U之間的三極體偏置放大電路，分別與極性電容C11的負極和處理晶片U的OUT管腳相連接的信號電平調節電路，以及串接在處理晶片U的G管腳與信號電平調節電路之間的頻率誤差校正電路組成；所述三極體偏置放大電路還分別與信號接收濾波電路和穩壓二極體D5的P極相連接；所述處理晶片U的B管腳與極性電容C10的負極相連接。

進一步的，所述頻率誤差校正電路由放大器P3，放大器P4，三極體VT6，三極體VT7，正極經電感L3後與三極體VT7的集電極相連接、負極經電阻R32後與放大器P3的正極相連接的極性電容C15，P極經電阻R27後與三極體VT7的集電極相連接、N極與三極體VT6的發射極相連接的二極體D9，正極經電阻R28後與三極體VT6的集電極相連接、負極接地的極性電容C19，P極經可調電阻R31後與三極體VT7的發射極相連接、N極與極性電容C19的負極相連接的二極體D10，一端與三極體VT6的集電極相連接、另一端與極性電容C19的負極相連接的可調電阻R29，正極經電阻R30後與三極體VT7的基極相連接、負極經電阻R33後與放大器P3的輸出端相連接的極性電容C17，正極與可調電阻R31的可調端相連接、負極與放大器P3的正極相連接的極性電容C16，正極與三極體VT6的基極相連接、負極經電阻R34後與放大器P4的輸出端相連接的極性電容C18，N極與放大器P4的輸出端相連接、P極經電阻R35後與放大器P4的正極相連接的二極體D11，N極與放大器P3的負極相連接、P極經電阻R36後與放大器P4的正極相連接的二極體D12，正極與放大器P4的輸出端相連接、負極與信號電平調節電路相連接的極性電容C20，以及一端與放大器4的負極相連接、另一端接地的電阻R37組成；所述極性電容C15的正極與處理晶片U的G管腳相連接。

所述信號接收濾波電路由三極體VT1，三極體VT2，正極與三極體VT2的基極相連接、負極與無線接收器A的信號輸出端相連接的極性電容C3，正極經電阻R3後與極性電容C3的負極相連接、負極接地的極性電容C4，N極經電阻R6後與三極體VT2的發射極相連接、P極經電阻R5後與極性電容C4的負極相連接的二極體D2，一端與三極體VT2的基極相連接、另一端與二極體D2的P極相連接的可調電阻R4，負極與三極體VT2的基極相連接、正極經電阻R2後與三極體VT2的集電極相連接的極性電容C2，P極與三極體VT1的基極相連接、N極與三極體VT2的集電極相連接的二極體D1，以及正極經電阻R1後與三極體VT1的發射極相連接、負極接地的極性電容C1組成；所述三極體VT1的集電極與三極體VT2的集電極共同形成信號接收濾波電路是輸出端並與三極體偏置放大電路相連接。

所述三極體偏置放大電路由放大器P1，三極體VT3，N極經電阻R9後與三極體VT3的基極相連接、P極與三極體VT2的集電極相連接的二極體D3，正極與二極體D3的P極相連接、負極經電阻R7後與放大器P1的負極相連接的極性電容C5，正極經電阻R8後與放大器P1的負極相連接、負極與放大器P1的輸出端相連接的極性電容C6，負極經電阻R10後與放大器P1的輸出端相連接、正極經電阻R11後與三極體VT3的集電極相連接的極性電容C8，P極與放大器P1的正極相連接、N極經電阻R12後與三極體VT3的集電極相連接的二極體D4，負極與二極體D4的P極相連接、正極順次經電感L1和電阻R13後與三極體VT3的集電極相連接的極性電容C7，一端與電感L1與電阻R13的連接點相連接、另一端接地的電阻R14，以及正極與放大器P1的輸出端相連接、負極經電阻R15後與IN管腳相連接的極性電容C9組成；所述放大器P1的正極還與二極體D3的N極相連接、其負極接地；所述放大器P1的輸出端還與三極體VT3的發射極相連接；所述電感L1與電阻R13的連接點還與穩壓二極體D5的P極相連接。

所述信號電平調節電路由場效應管MOS，放大器P2，三極體VT5，正極與場效應管MOS的漏極相連接、負極經電阻R22後與三極體VT5的集電極相連接的極性電容C13，P極與極性電容C13的負極相連接後接地、N極與放大器P2的負極相連接的二極體D7，一端與三極體VT5的集電極相連接、另一端與放大器P2的負極相連接的可調電阻R23，正極經電阻R24後與放大器P2的負極相連接、負極經電阻R25後與放大器P2的輸出端相連接的極性電容C14，P極與放大器P2的負極相連接後接地、N極經電阻R26後與極性電容C14的負極相連接的二極體D8，以及正極經電阻R20後與場效應管MOS的柵極相連接、負極經電阻R221後與放大器P2的輸出端相連接的極性電容C12組成；所述場效應管MOS的源極與極性電容C11的負極相連接；所述三極體VT5的基極與處理晶片U的OUT管腳相連接、其發射極與放大器P2的正極相連接；所述極性電容C12的正極還與極性電容C20的負極相連接；所述放大器P2的輸出端作為信號電平調節電路的輸出端。

為了本發明的實際使用效果，所述處理晶片U則優先採用了MB40978集成晶片來實現。

本發明與現有技術相比具有以下優點及有益效果：

(1)本發明能對接收的電信號中的幹擾信號進行抑制或消除，並且本發明還能對處理晶片U轉換後的數位訊號頻率的矩形波信號的佔空比進行調節，使輸出的數位訊號的電平保持穩定，從而提高了本發明對信號處理的準確性使農業物聯網中的無線控制系統能準確的控制自動噴水系統對農作物進行灌溉。

(2)本發明能對處理晶片U轉換後輸出的數位訊號的栽波中的相位或頻率誤差進行校正，並能對數位訊號中遺留的諧波進行消除或抑制，使數位訊號的帶寬保持穩定，從而提高了本發明對信號處理的準確性。

(3)本發明能對電信號的幅度進行調整，並能對共模信號進行抑制，從而確保了本發明對信號處理的準確性。

(4)本發明的處理晶片U則優先採用了MB40978集成晶片來實現，該晶片與外部電子元件相結合，能有效的負載外界電磁波信號的幹擾，從而提高了本發明對信號處理的準確性和可靠性。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖。

圖2為本發明的頻率誤差校正電路的電路結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式並不限於此。

實施例

如圖1所示，本發明主要由處理晶片U，三極體VT4，無線信號接收器A，電阻R16，電阻R17，電阻R18，電阻R19，電感L2，極性電容C10，極性電容C11，穩壓二極體D5，二極體D6，頻率誤差校正電路，信號接收濾波電路，三極體偏置放大電路，以及信號電平調節電路組成。

連接時，極性電容C10的正極與三極體VT4的發射極相連接，負極經電阻R16後與處理晶片U的COMP管腳相連接。電阻R18的一端與處理晶片U的COMP管腳相連接，另一端與處理晶片U的GND管腳相連接後接地。二極體D6的P極經電阻R17後與三極體VT4的基極相連接，N極與處理晶片U的OUT管腳相連接。極性電容C11的正極經電感L2後與三極體VT4的集電極相連接，負極經電阻R19後與處理晶片U的CLK管腳相連接。

同時，穩壓二極體D5的N極與處理晶片U的VC管腳相連接，另一端與外部電源VCC相連接。信號接收濾波電路與無線信號接收器A的信號輸出端相連接。三極體偏置放大電路串接在信號接收濾波電路與處理晶片U之間。信號電平調節電路分別與極性電容C11的負極和處理晶片U的OUT管腳相連接。頻率誤差校正電路串接在處理晶片U的G管腳與信號電平調節電路之間。

所述三極體偏置放大電路還分別與信號接收濾波電路和穩壓二極體D5的P極相連接；所述處理晶片U的B管腳與極性電容C10的負極相連接。實施時，本發明的處理晶片U的VC管腳與外部的12V直流電壓相連接。為了本發明的實際使用效果，所述處理晶片U則優先採用了MB40978集成晶片來實現。其中，三極體VT4、極性電容C10、二極體D6、電阻R16和電阻R17形成的消磁器，該消磁器能消除或抑制外界的電磁波對處理晶片U的幹擾，使處理晶片U能準確的對電信號進行轉換處理，有效的提高了本發明的對信號處理的準確性。

同時，其電平調節電路的輸出端作為本發明的輸出端並與農業物聯網的無線控制系統的控制器的輸入端相連接，該無線控制系統則是根據本發明所傳輸的數位訊號來控制自動噴水系統對農作物的土壤進行灌溉，因此本發明提高了對信號處理的準確性，即提高了農業物聯網對農作物進行灌溉的準確性。

進一步地，所述信號接收濾波電路由三極體VT1，三極體VT2，電阻R1，電阻R2，電阻R3，可調電阻R4，電阻R5，電阻R6，極性電容C1，極性電容C2，極性電容C3，極性電容C4，二極體D1，以及二極體D2組成。

連接時，極性電容C3的正極與三極體VT2的基極相連接，負極與無線接收器A的信號輸出端相連接。極性電容C4的正極經電阻R3後與極性電容C3的負極相連接，負極接地。二極體D2的N極經電阻R6後與三極體VT2的發射極相連接，P極經電阻R5後與極性電容C4的負極相連接。可調電阻R4的一端與三極體VT2的基極相連接，另一端與二極體D2的P極相連接。

同時，極性電容C2的負極與三極體VT2的基極相連接，正極經電阻R2後與三極體VT2的集電極相連接。二極體D1的P極與三極體VT1的基極相連接，N極與三極體VT2的集電極相連接。極性電容C1的正極經電阻R1後與三極體VT1的發射極相連接，負極接地。所述三極體VT1的集電極與三極體VT2的集電極共同形成信號接收濾波電路是輸出端並與三極體偏置放大電路相連接。

實施時，該信號接收濾波電路能對無線信號接收器A所傳輸的電信號進行過濾，即通過極性電容C3和極性電容C2以及極性電容C4形成多階濾波器，該多階濾波器對電信號中的幹擾信號進行反覆的過濾，同時，通過對可調電阻R4的阻值進行調整，使電信號中的低頻信號無法通過，即無用信號被阻止；而基準信號則可平穩的通過，從而實現對接收信號的過濾，確保了本發明對信號處理的準確性。

更進一步地，所述三極體偏置放大電路由放大器P1，三極體VT3，電阻R7，電阻R8，電阻R9，電阻R10，電阻R11，電阻R12，電阻R13，電阻R14，電阻R15，極性電容C5，極性電容C6，極性電容C7，極性電容C8，極性電容C9，二極體D3，以及二極體D4組成。

連接時，二極體D3的N極經電阻R9後與三極體VT3的基極相連接，P極與三極體VT2的集電極相連接。極性電容C5的正極與二極體D3的P極相連接，負極經電阻R7後與放大器P1的負極相連接。極性電容C6的正極經電阻R8後與放大器P1的負極相連接，負極與放大器P1的輸出端相連接。極性電容C8的負極經電阻R10後與放大器P1的輸出端相連接，正極經電阻R11後與三極體VT3的集電極相連接。

其中，二極體D4的P極與放大器P1的正極相連接，N極經電阻R12後與三極體VT3的集電極相連接。極性電容C7的負極與二極體D4的P極相連接，正極順次經電感L1和電阻R13後與三極體VT3的集電極相連接。電阻R14的一端與電感L1與電阻R13的連接點相連接，另一端接地。極性電容C9的正極與放大器P1的輸出端相連接，負極經電阻R15後與IN管腳相連接。

所述放大器P1的正極還與二極體D3的N極相連接，其負極接地；所述放大器P1的輸出端還與三極體VT3的發射極相連接；所述電感L1與電阻R13的連接點還與穩壓二極體D5的P極相連接。該三極體偏置放大電路是通過放大器P1和三極體VT3與上述的其它電子元件形成的放大器，並且該放大器能對電信號的幅度進行調整，並能對共模信號進行抑制，從而確保了本發明對信號處理的準確性。

再進一步地，所述信號電平調節電路由場效應管MOS，放大器P2，三極體VT5，電阻R20，電阻R21，電阻R22，可調電阻R23，電阻R24，電阻R25，電阻R26，極性電容C12，極性電容C13，極性電容C14，二極體D7，以及二極體D8組成。

連接時，極性電容C13的正極與場效應管MOS的漏極相連接，負極經電阻R22後與三極體VT5的集電極相連接。二極體D7的P極與極性電容C13的負極相連接後接地，N極與放大器P2的負極相連接。可調電阻R23的一端與三極體VT5的集電極相連接，另一端與放大器P2的負極相連接。

同時，極性電容C14的正極經電阻R24後與放大器P2的負極相連接，負極經電阻R25後與放大器P2的輸出端相連接。二極體D8的P極與放大器P2的負極相連接後接地，N極經電阻R26後與極性電容C14的負極相連接。極性電容C12的正極經電阻R20後與場效應管MOS的柵極相連接，負極經電阻R221後與放大器P2的輸出端相連接。

所述場效應管MOS的源極與極性電容C11的負極相連接；所述三極體VT5的基極與處理晶片U的OUT管腳相連接，其發射極與放大器P2的正極相連接；所述極性電容C12的正極還與極性電容C20的負極相連接；所述放大器P2的輸出端作為信號電平調節電路的輸出端。

實施時，該信號電平調節電路能對處理晶片U轉換後的數位訊號頻率的矩形波信號的佔空比進行調節，使輸出的數位訊號的電平保持穩定，從而提高了本發明對信號處理的準確性。同時，其電平調節電路的輸出端作為本發明的輸出端並與農業物聯網的無線控制系統的控制器的輸入端相連接，該無線控制系統則是根據本發明所傳輸的數位訊號來控制自動噴水系統對農作物的土壤進行灌溉，因此本發明提高了對信號處理的準確性，即提高了農業物聯網對農作物進行灌溉的準確性。

如圖2所示，所述頻率誤差校正電路由放大器P3，放大器P4，三極體VT6，三極體VT7，電阻R27，電阻R28，可調電阻R29，電阻R30，可調電阻R31，電阻R32，電阻R33，電阻R34，電阻R35，電阻R36，電阻R37，極性電容C15，極性電容C16，極性電容C17，極性電容C18，極性電容C19，極性電容C20，二極體D9，二極體D10，二極體D11，二極體D12，以及電感L3組成。

連接時，極性電容C15的正極經電感L3後與三極體VT7的集電極相連接，負極經電阻R32後與放大器P3的正極相連接。二極體D9的P極經電阻R27後與三極體VT7的集電極相連接，N極與三極體VT6的發射極相連接。極性電容C19的正極經電阻R28後與三極體VT6的集電極相連接，負極接地。二極體D10的P極經可調電阻R31後與三極體VT7的發射極相連接，N極與極性電容C19的負極相連接。

其中，可調電阻R29的一端與三極體VT6的集電極相連接，另一端與極性電容C19的負極相連接。極性電容C17的正極經電阻R30後與三極體VT7的基極相連接，負極經電阻R33後與放大器P3的輸出端相連接。極性電容C16的正極與可調電阻R31的可調端相連接，負極與放大器P3的正極相連接。極性電容C18的正極與三極體VT6的基極相連接，負極經電阻R34後與放大器P4的輸出端相連接。

同時，二極體D11的N極與放大器P4的輸出端相連接，P極經電阻R35後與放大器P4的正極相連接。二極體D12的N極與放大器P3的負極相連接，P極經電阻R36後與放大器P4的正極相連接。極性電容C20的正極與放大器P4的輸出端相連接，負極與信號電平調節電路相連接。電阻R37的一端與放大器4的負極相連接，另一端接地。所述極性電容C15的正極與處理晶片U的G管腳相連接。

運行時，該頻率誤差校正電路的三極體VT6、極性電容C18、極性電容C19、極性電容C18、電阻R27、電阻R34、電感L3和二極體D9形成的主電路的輸出的數位訊號的環形電平經可調電阻R29分壓後與基準信號的電平相比較，誤差值輸入到由極性電容C15、三極體VT7、可調電阻R31、二極體D10、放大器P3和極性電容C17形成的信號檢測器，經過信號檢測器的平均化處理、放大、比較後，再經過放大器P4、二極體D12、二極體D11、電阻R35、電阻R36、和電阻R37組成的信號電平比較器實現了輸入信號功率因數與採樣信號的功率因數保持一致，即使數位訊號的功率因數接近基準信號的功率因數，從而達到對處理晶片U輸出的數位訊號頻率與輸入信號的頻率的功率因數誤差進行校正的目的，從而確保了本發明對信號處理的準確性。

如上所述，便可很好的實現本發明。