用于传感器节点供电的压电振动发电机研究

悬臂梁式压电振动发电机是一种新型的供电装置,可广泛应用于无线传感器网络节点进行供电.首先建立以悬臂梁为结构方式的压电振动换能器的模型;然后从遗传算法和田口稳健设计的理论方法出发,以输出平均功率为优化目标的对换能器进行稳健优化设计;接着以钽电容和稳压二极管为核心设计了换能器的能量收集电路,最后用优化后的参数制成样机进行测试.测试结果证明,该发电机完全能满足功耗为50 μW的传感器节点的使用要求,验证了该研究方案的可行性.     

人手姿态检测系统的设计与实现

为了增强人机交互的交互性以及遥控操作的可控性,设计并实现了一款基于磁场传感器与微加速度计的人手姿态检测系统。利用坐标变换理论,通过磁场传感器数据解算姿态的翻滚角和俯仰角,然后结合磁场传感器数据解算方位角,并对传感器的噪声、温度漂移以及磁场传感器受外界磁场的干扰进行了补偿。通过实验证明,该系统能准确测量人手姿态。     

基于nRF24L01的超低功耗无线传感器网络节点设计

基于低功耗nRF24L01无线收发器和MSP430F449单片机,采用短时突发式无线发射技术和低功耗休眠机制,设计一种超低功耗的传感器节点。测量结果表明,在电源电压为3.3V、平均数据率为1kb/s、发送功率为OdBmW、传输距离为10m、误帧率为0.12%时,本系统平均功耗约42μW,可以应用于光照、振动、热和气流等环境能量供电的无线传感器网络。     

基于事件捕获的无线传感网络节点能耗实时估计

无线传感网络节点能耗的动态估计对于延长网络的寿命非常关键。针对无线传感网络节点的实时能耗估计,以运行TinyOS的MICAz节点作为目标平台,对TinyOS进行了功能扩展,用nesC语言设计了一个基于事件捕获的能耗估计模块。采用数据采集卡对各硬件模块的功耗模型进行了标定,实验结果表明该方法的时间和空间开销较小,估计精度约为4%。     

基于SIMOTION的钢带纠偏控制系统设计

针对汽车空气动力试验测试过程中常出现的钢带位置偏移问题,设计了一套基于西门子运动控制器SIMOTION的车轮转速控制系统。采用高精度边缘检测传感器采集高速钢带的位置,通过PROFINET网络传输到控制器。SIMOTION控制器根据钢带的位置采用比例微分算法控制推杆电机驱动器的输出频率与运行时间,实现对电动推杆调节量的控制,从而完成钢带的有效纠偏。上位机通过以太网给定主电机转速,编码器采集主电机转速并由PROFINET网络反馈给SIMOTION控制器,构成转速闭环控制。测试表明:在垂直承重300kg的情况下,钢带在3000r/min的速度下能稳定运行30分钟以上。该系统在汽车设计及轮胎的测试方面有重要的参考价值。