一种电池供电的低功耗无人自动监测系统设计

野外无人值守自动监测系统大多采用稳定的外部电源供电,使用电池供电且工作时间长达数月之久的无人值守自动监测系统鲜见报道.基于一些特殊环境应用的需求,开发了一种低功耗定时采样无人自动监测系统,这种系统不依赖稳定持续的外部电源供电,采用自身的电池提供能源,通过可靠的本质低功耗设计、电源管理设计和软件优化控制,最大限度地降低系统功耗.保证系统在完成监测功能的前提下,尽可能地延长电池工作时间.通过实际测试表明,系统最低功耗可降至μA级,如果系统每小时采样一次,电池可在无人值守的状态下持续工作3年以上.     

一种低功耗太阳能无线自动滴灌控制器的设计

本文设计了一种基于太阳能为主要能量来源,以超级电容为主要储能元件和供电元件的低功耗无线自动滴灌控制器。针对现有无线滴灌控制器存在功耗大、电池使用寿命较短的问题,通过硬件设计与软件实施低功耗管理策略,提出一种基于ZigBee技术的低功耗无线自动滴灌控制器设计方案。分析与测试结果表明,该控制器具有较强的自主生存能力,可有效降低滴灌中的人工维护成本。     

超低功耗无线触摸按键开关设计

针对当前有线开关需要提前在墙壁内铺设电力线及无线开关存在的有线供电以及使用不便的弊端,设计了一种超低功耗无线触摸按键开关。通过CR2032纽扣电池实现供电,通过超低功耗触摸按键芯片TTP223实现按键检测,通过无线编码芯片PT2262和无线解码芯片PT2272实现点对点无线通信,通过优化无线发射电路降低了开关待机功耗。经过试验研究,该触摸按键开关无线发射端无按键动作时,只有低功耗触摸按键芯片TTP223耗电,耗电电流为12.7μA;按键动作时整个无线发射系统耗电电流为257.5μA。一块CR2032纽扣电池的容量为240 mA。经过计算,无线开关的待机时间为2.16年,无线开关一直持续工作的时间为38.83天。试验结果表明,该无线开关正常使用的情况下完全满足1年以上的使用需求且无需更换电池。     

温湿度及加速度信号在线监测低功耗无线传感系统设计

提出一种用于在线监测工业设备自身振动信号和工作环境温湿度的低功耗无线传感器的模块化设计方法。该无线传感系统采用低功耗单片机MSP430F5438作为核心控制单元,由振动加速度检测模块、温湿度模块、射频通信模块、串口通信模块及供能模块构成。主要研究了采用高集成单元器件以低功耗运行的工作方式,实现振动信号和工作环境温湿度参数监测的设计方法,以及使监测系统满足低功耗和性能监测要求的系统的各个模块的工作模式（包括时序）和电源管理模式。使监测节点在满足在线完成实时监测以及信号传输等性能要求的基础上,降低系统功耗延长系统节点采用电池供电的寿命要求。     

基于压电能量收集技术的无线传感器节点设计

针对传统无线传感器模块在复杂环境中电池适应性差、维护困难的弊端,设计了基于压电能量收集自供电技术,并具有超低功耗特性的无线传感器网络节点模块;方案采用PZT陶瓷实现压电换能,围绕LTC3588-1进行电源管理,提出了以CC430作为控制核心的应用端低能耗工作模式算法,实现完整的系统构建;实验表明,压电能量收集器可以支持具备低功耗特性的无线传感器模块正常工作。     

一种低功耗的旋进漩涡流量计

为使旋进漩涡流量计扩大应用场合、适用于电池供电,设计了一种低功耗的外电供电与电池供电自动切换的旋进漩涡流量计,重点分析了硬件上的主控芯片MSP430F4794、电源管理模块、温度压力采样模块、铁电存储模块与软件上的温度压力定时采样和M C U进入低功耗模式的降低功耗设计。实验测试结果证明,该设计大大降低了旋进漩涡流量计电池供电时的整机功耗,同时保证了流量脉冲采集与脉冲输出的较高精度。     

基于国产处理器的超声波流量计研究与应用

为解决超声波流量计应用在偏远地区的供电及安全问题,对超声波流量原理、低功耗供电及处理器国产化进行了研究。设计了以国产低功耗处理器海燕330为控制核心、时间数字转换器为超声波发射及接收核心的低功耗超声波流量计。该处理器可以有效控制系统功耗。时间数字转换器采用低功耗设计,其内部集成超声波发射、接收电路及皮秒级计数器,实现了高精度的超声波时差测量。经过实际测试,所设计的超声波流量计功耗满足电池长期供电的需求,计量达到1%的测量精度。各种低功耗设计,尤其是国产化处理器的应用既降低了功耗,又实现了控制核心自主可控,为流量计的大规模使用提供了安全保证。     

一种带低压报警功能的低功耗有源RFID系统设计

内置电池的供电时间决定了有源RFID的寿命长短,降低有源RFID标签的功耗、及时欠压告警并更换电池是延长其使用寿命的常用方法。文中设计一种带低压报警功能的低功耗有源RFID系统。该系统基于无线收发芯片nRF24LE1进行RFID无线数据传输系统的总体设计,通过控制芯片进入休眠状态的方式降低RFID标签的功耗。讨论系统的硬件电路、低压报警、低功耗休眠的设计方法以及防碰撞通信协议,并进行实际测试。结果表明,该系统配置合理,通信协议简单,具有成本低、抗干扰能力强、通信距离远等优势,可应用于RFID远距离无线通信系统中。     

矿用无线传感器节点低功耗设计与实现

低功耗是无线传感器网络设计中的关键问题。本文以低功耗单片机MSP430为MCU,设计一种应用于矿用顶板离层无线监测系统的无线传感器采集节点。该节点主要功能是运用无线唤醒(WOR)模式,周期性监听信道,实时采集位移数据,并通过RF通信模块传送至监控分站。在分析MSP430的低功耗原理及工作模式的基础上,从硬件设计、工作原理、通信方式上详细阐述节点的低功耗设计技术,同时介绍节点低功耗的应用实现。经过测试,该无线传感器节点具有功耗低、可靠性高的特点,从而最大限度地利用有限的电池能量,在恶劣的矿井环境下具有较高的实用价值。     

基于CC1110的无线热能表低功耗设计方法与实现

针对热能表电池能量有限以及如何降低仪表功耗等关键问题,提出并实现了一种无线热能表低功耗的设计方法。重点介绍了热能表采用休眠唤醒机制的软件设计思想。测试结果表明：热能表具有较好低功耗特性,理论工作寿命约为六年,具有良好的市场应用前景。     

振动信号在线检测的超低功耗无线传感器节点设计

本文介绍了实现在线振动检测和分析的无线传感器节点的超低功耗硬件设计。该传感器节点基于超低功耗单片机MSP430F135,由射频通信模块和加速度传感器及信号调理电路构成。我们主要研究了用集成加速度器件以低功耗方式实现振动信号在线检测的设计方法,以及使节点满足超低功耗和检测性能要求的系统各模块工作方式（包括模式和时序）和电能管理措施,使节点在满足在线实时检测和信号传送要求的基础上,其平均功耗达到采用电池供电的无线传感器节点的性能和寿命要求。     

基于多级多路径控制的无线传感器电源管理方法

无线传感器通常长期在野外工作,其电源能耗一直是受业界关注的技术问题.针对采用低压锂电池供电的无线传感器,提出采用多级多路径控制的电源管理方法,实现超低压降、电源超低功耗和大电流输出.采用本电源管理方法的无线传感器不仅能充分利用电池电能量,还能兼容多种供电电源(如锂电池、锂亚电池、干电池、铅酸电池等)的应用场景.     

水质监测无线传感器网络节点双电源设计

针对电池供电的传感器网络节点电能受限问题,设计实现了一种新型的结合太阳能电池和锂电池供电的节点双电源供电系统。设计采用IAP15F2K612S2低功耗芯片和太阳能板、锂电池;通过软件优化节点供电,采用BQ24650电源管理芯片实现对锂电池的充电控制,以单片机IAP15F2K612S2为微处理器,监测锂电池的电压放电情况,放电控制电路经过DC/DC转换模块向负载供电。测试结果显示：采用双电源供电的节点工作周期长于单电源节点,且系统能稳定输出水质监测节点需要±12,±5,3.3 V的电压要求,实现了预期设计目标。     

用于油管检漏的WSNs节点低功耗设计

传感器节点一般采用能量有限的电池供电,因此节点的功耗问题一直是制约无线传感器网络应用的瓶颈之一.本文设计了一种用于油管检漏的传感器节点,在大量的实验基础上深入分析了在不同工作条件下的功耗状况,对软硬件进行了针对性的低功耗优化设计,大大延长了传感器节点的工作寿命.实验表明该设计功耗极低,如用普通钮扣电池供电可持续稳定工作四年以上,满足油管检漏的现场实用要求.     

粮仓无线测量节点的低功耗设计

在粮仓无线测量系统的设计中,测量节点由电池供电,它的低功耗设计是系统能否实用的关健技术之一.首先简单介绍节点的主要器件和工作流程,然后根据器件本身节能模式的特点,针对粮仓的实际应用要求,提出测量节点基于睡眠/唤醒的低功耗软硬件方案.经过实践证明,该方案能极大地降低节点日常工作能耗,延长节点生存周期.     

自供电磁阻车辆检测节点设计

针对无线车辆信息采集系统寿命受制于节点功耗的问题,设计了一种基于各向异性磁阻传感器的自供电车辆检测节点。节点采用电源动态管理,设计了快速信号采集电路,结合低功耗芯片的选用以及执行睡眠等方法来控制节点功耗。为减少通信次数和保证可靠通信,针对应用定制了时分多址加跳频的无线通信协议。节点采用超级电容加充电锂电池的存储结构收集太阳能,通过软硬件协同设计实现了简单高效的能量管理方法,具有供电源自动切换和充电控制功能。实验测试的结果表明该节点能够胜任车流量检测应用,自供电能够满足节点可持续工作的需要。     

一种可执行功耗管理的无线传感器网络节点电源

为了使无线传感器网络(WSNS)节点能够执行动态电压调整(DVS)和动态电源管理(DPM),采用了独特的低功耗电源能量感知电路,通过调节电源电压、管理外围功能模块的电源,以降低节点功耗.对照实验表明,节点能够预测自己的剩余能量,可以在系统软件的配合下进行有效的DPM和DVS,关闭部分无效工作电路,并将电源电压由3.3 V降低到2 V.采用所设计的电源电路显著延长了节点的使用寿命,保证了传感器节点的工作电压不随电池电压降低而改变,从而使传感器节点在测量的长期一致性和稳定性上优于电池直接供电;使系统各个部分运行在节能模式下,较好地优化了节点能耗,提高了节点能量利用率,从而有效延长了网络的生存寿命.     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

一种低功耗无线传感网络节点的设计

无线传感器网络是物联网的传感层。在无线传感器网络的设计与实现中,低功耗成为系统应用的重要制约,因此设计低功耗节点是当前研究难题之一。在自主研发的基于无线传感网络的智能交通系统中,研究电源功耗问题,设计并制作完成了低功耗无线传感网络节点。     

基于复合能量自供电的河流监测传感器节点设计

设计与制作了一种应用于河流监测的自供电传感器节点,主要利用压电-光电复合能量收集装置及相匹配的能量管理与存储电路采集河流振动能和自然界光能.压电能量采集单元使用新颖的球形嵌套结构,适用于微弱压电与光电能量的采集电路利用施密特触发器控制充电.实验测试表明,一个压电球单独充电时的输出功率达到57.7μW,内置的太阳能光伏板在通常情况下一天的平均输出功率为61.1μW,系统连接5个能量球时,平均功率至少为594.0μW.无线传感器节点能测量河流环境的水位、水流量和湿度等,在低功耗模式下每天平均功耗为449.5μW.从能量收支平衡来看,利用水流振动能与太阳能复合互补供电的无线传感器节点可长期自我维持,无需额外电池或备用电源,具有一定的应用参考价值.