本文關鍵詞： 自供電 振動能量采集 無線傳感節(jié)點 電源管理　出處：《蘇州大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)技術是信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮,如何長期穩(wěn)定的有效供電是限制物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要瓶頸。通過采集環(huán)境中無處不在的機械振動能是解決該問題的最理想方案之一。本文在研究振動能量采集器的基礎上,設計了一種自供電、自報警無線傳感節(jié)點,實現(xiàn)了無需外界供電的振動事件無線監(jiān)控與智能報警功能。所設計節(jié)點主要由能量采集器、整流儲能電路、電源管理電路及射頻電路組成。其中能量采集器為二級振動結構,通過兩級振子間磁排斥力,實現(xiàn)上變頻轉換與閾值驅動功能。該器件將機械能轉換為電能同時,具有振動自感知功能,僅當外界振動達到一定幅值,才會產(chǎn)生足夠電壓。針對微弱能量采集,本文基于滯回控制技術設計了一種雙閾值電源管理電路,電路自動檢測輸入電壓,實現(xiàn)輸出電壓高閾值開啟,低閾值關斷的智能控制,具有驅動大功率負載能力。為了提升系統(tǒng)穩(wěn)定性,本文進一步以CC1110芯片為核心通過電路設計與仿真優(yōu)化,設計高效低功耗射頻發(fā)射模塊,以實現(xiàn)了節(jié)點低功耗、遠距離發(fā)射的目的。實驗表明,所設計的自供電、自報警無線傳感節(jié)點,在頻率42Hz、加速度幅值5g的激勵下,僅需125s的等待時間,節(jié)點就能夠以+10dBm的功率在16ms內完成對振動事件的無線報警,節(jié)點消耗1.57mJ能量;現(xiàn)場測試中穩(wěn)定收發(fā)距離可達1.3Km。所設計的自供電、自報警無線傳感節(jié)點在石油管道防盜報警,電子圍欄入侵監(jiān)控,國防邊界安全檢測等能耗極度受限的野外環(huán)境下具有實際應用價值。
[Abstract]:Internet of things technology is the third wave of information industry. How to supply power effectively and steadily for a long time is the main bottleneck of limiting the development of the Internet of things. One of the most ideal solutions to this problem is to collect the ubiquitous mechanical vibration energy in the environment. On... A wireless sensor node with self-power supply and self-alarm is designed, which realizes wireless monitoring and intelligent alarm function of vibration event without external power supply. The designed node is mainly composed of energy collector, rectifier and energy storage circuit. The power management circuit and the radio frequency circuit are composed of the energy collector which is a two-stage vibration structure through the magnetic repulsive force between the two stage vibrators. The device can convert mechanical energy into electric energy and has the function of vibration self-sensing only when the external vibration reaches a certain amplitude. For weak energy acquisition, this paper designs a dual-threshold power supply management circuit based on hysteretic control technology. The circuit automatically detects the input voltage and realizes the high threshold of output voltage. Intelligent control with low threshold turn-off has the capability of driving high-power load. In order to improve the stability of the system, this paper further uses CC1110 chip as the core through circuit design and simulation optimization. Design an efficient low-power RF transmitter module to achieve the purpose of low power consumption and remote transmission. Experiments show that the designed self-powered self-alarm wireless sensor node at the frequency of 42 Hz. Under the excitation of the acceleration amplitude of 5 g, the node can complete the wireless alarm of the vibration event within 16ms with the power of 10dBm, and the waiting time is only 125s. The node consumes 1.57mJ energy; In the field test, the stable transceiver distance can be up to 1.3Km.Self-power supply, self-alarm wireless sensor node in oil pipeline anti-theft alarm, electronic fence intrusion monitoring. The detection of national defense boundary security has practical application value in the field environment with extremely limited energy consumption.
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM619;TN929.5;TP391.44

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本文編號：1453261