本文關(guān)鍵詞：壓電自供電無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)的研究

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【摘要】：根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)面臨的供電能源緊缺問(wèn)題，提出了一種基于自供電方式的無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。目前，傳感器網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用中存在嚴(yán)重的能源短缺問(wèn)題，現(xiàn)在傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)使用的能量源普遍為化學(xué)電池，這些化學(xué)電池儲(chǔ)備電量有限，無(wú)法長(zhǎng)期為傳感器節(jié)點(diǎn)提供電能，因此需要經(jīng)常性更換電池電源來(lái)彌補(bǔ)不足，但是這樣做不僅造成資源浪費(fèi)而且增加系統(tǒng)花銷，，所以針對(duì)傳感器能量源消耗的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種自供電無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中將機(jī)械振動(dòng)能量源轉(zhuǎn)化為電能為傳感器節(jié)點(diǎn)供電，不但取代了傳統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)中的電池，使其在不需要維護(hù)的情況下長(zhǎng)期工作，而且也減少了能源的浪費(fèi)。 本文設(shè)計(jì)了一種自供電無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)，運(yùn)用壓電效應(yīng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為系統(tǒng)供電，并對(duì)壓電發(fā)電機(jī)的原理進(jìn)行了理論分析和功率計(jì)算。完成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，硬件電路采用微功耗處理器MSP430、石英音叉溫度傳感器、NRF24L01無(wú)線等模塊。首先通過(guò)壓電板和壓電能量轉(zhuǎn)換器將機(jī)械能量源轉(zhuǎn)換為電能，再采用超級(jí)電容對(duì)電能儲(chǔ)存，經(jīng)過(guò)電源管理模塊對(duì)MSP430微處理器、石英音叉溫度傳感器和NRF24L01無(wú)線模塊進(jìn)行供電；利用石英音叉溫度傳感器將環(huán)境溫度變化轉(zhuǎn)變成頻率信號(hào)送入MSP430微處理器中，通過(guò)頻溫轉(zhuǎn)換將頻率變化轉(zhuǎn)成溫度變化進(jìn)行測(cè)溫，最后經(jīng)NRF24L01模塊將溫度信號(hào)通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)街骺刂破髦�，完成�?duì)溫度的無(wú)線測(cè)量。 采用IAR集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，運(yùn)用C語(yǔ)言對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，搭建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)壓電芯片LTC3588-1可以將振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為供電電壓為3.3V的電源，達(dá)到低功耗無(wú)線溫度傳感器系統(tǒng)的供電要求，實(shí)現(xiàn)了自供電無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的。
【關(guān)鍵詞】：壓電 自供電 傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn) 無(wú)線通信
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 課題的背景及意義10
• 1.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展10-12
• 1.3 能量采集技術(shù)12-18
• 1.3.1 靜電式振動(dòng)能量采集器15-16
• 1.3.2 電磁能量采集器16-17
• 1.3.3 磁致伸縮式振動(dòng)能量采集器17-18
• 1.3.4 壓電式振動(dòng)能量采集器18
• 1.4 壓電式能量采集器的發(fā)展18-21
• 1.5 論文的主要研究?jī)?nèi)容21-22
• 第2章 自供電無(wú)線溫度傳感系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案22-29
• 2.1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則22
• 2.2 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.1 自供電方案的設(shè)計(jì)23
• 2.2.2 溫度傳感器的選擇23-24
• 2.2.3 無(wú)線模塊的選擇24
• 2.2.4 微處理器的選擇24
• 2.3 壓電能量采集裝置的分析24-28
• 2.3.1 壓電發(fā)電機(jī)的研究24-25
• 2.3.2 壓電發(fā)電機(jī)的功率分析25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 自供電無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)29-43
• 3.1 石英音叉溫度傳感器29-32
• 3.1.1 石英音叉溫度傳感器的構(gòu)成29-30
• 3.1.2 石英音叉溫度傳感器的工作原理30-32
• 3.2 自供電模塊32-35
• 3.2.1 壓電板的原理及結(jié)構(gòu)32
• 3.2.2 壓電振子的振動(dòng)分析32-35
• 3.3 換能器模塊35
• 3.4 電源管理模塊35-36
• 3.5 MSP430 單片機(jī)36-38
• 3.5.1 MSP430 的特點(diǎn)37
• 3.5.2 MSP430F149 最小系統(tǒng)37-38
• 3.6 無(wú)線模塊38-40
• 3.7 無(wú)線模塊與單片機(jī)40-41
• 3.8 本章小結(jié)41-43
• 第4章 自供電無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)43-51
• 4.1 節(jié)點(diǎn)初始化44-45
• 4.2 石英音叉溫度傳感器測(cè)溫45-46
• 4.3 數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸46-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 系統(tǒng)的功能檢測(cè)及分析51-56
• 5.1 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及功能51
• 5.2 系統(tǒng)的檢測(cè)51-54
• 5.3 系統(tǒng)總功率計(jì)算及分析54-55
• 5.4 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 朱俊杰;李美成;;無(wú)線傳感器微能源自供電技術(shù)研究[J];可再生能源;2012年11期

2 李培江;;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的自供電技術(shù)的研究[J];科技信息;2012年35期

本文編號(hào)：915387