導(dǎo)語(yǔ)：經(jīng)濟(jì)技術(shù)提高無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)分析一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】因此，對(duì)于無(wú)線傳感器的自供能特性也隨之被提上了研究日程。在本文中，筆者針對(duì)于實(shí)際情況，對(duì)傳統(tǒng)無(wú)線傳感器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行細(xì)致入微的分析，從而根據(jù)無(wú)線傳感器的特性，提出了利用振動(dòng)所產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能，以此來(lái)為無(wú)線傳感器進(jìn)行供電。同時(shí)，本文也對(duì)自供能無(wú)線傳感器的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行了詳細(xì)的闡釋，經(jīng)過(guò)研究表明能夠全方位的提升傳感器的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線傳感器；驅(qū)動(dòng)；自供能

現(xiàn)階段，隨著技術(shù)水平的日益提高，傳感器已經(jīng)成為了各種尖端儀器設(shè)備中所廣泛使用的一種重要的元器件。傳感器具有多功能化、智能化、體積小、信息接收快等特點(diǎn)，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠充分的與各種設(shè)施設(shè)備相融合。并且在近幾年來(lái)，分布式無(wú)線傳感器得到了廣泛的應(yīng)用，通過(guò)大量的使用這種無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)所組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，以其體積小，環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)等特點(diǎn)，受到了相關(guān)人士的廣泛關(guān)注。與此同時(shí)，隨著研究的逐漸深入，傳統(tǒng)傳感器的劣勢(shì)也越來(lái)越凸顯出來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)傳感器的供能方式一般采用電池供電，這樣一來(lái)就導(dǎo)致了傳統(tǒng)傳感器的整體體積變大，同時(shí)使用壽命較短，并且還會(huì)存在一定程度上的污染。鑒于這種情況，傳感器的自供能研究就顯得尤為重要。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)這種能量方式，在各種各樣復(fù)雜的環(huán)境下都能夠很好的發(fā)揮其作用，因此我們可以采用振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的自供能方式，從而替代無(wú)線傳感器的電池供電方式，對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)的性能來(lái)說(shuō)可謂是一個(gè)相當(dāng)大的提升。

1振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的能量收集裝置淺析

通過(guò)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)的自供能無(wú)線傳感器，其根本原理就是電磁感應(yīng)的合理運(yùn)用。在這個(gè)能量收集的過(guò)程中，通過(guò)振動(dòng)-電磁能量的收集裝置，根據(jù)電磁感應(yīng)的方式，從而使線圈和永磁體發(fā)生一定強(qiáng)度的相對(duì)振動(dòng)，這樣就使線圈中的磁通量發(fā)生變化。通過(guò)這種反應(yīng)形式，就能夠產(chǎn)生相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，振動(dòng)能便能夠成功的轉(zhuǎn)化成為電能。圖1直線型振動(dòng)-電磁能量收集裝置結(jié)構(gòu)示意圖一般來(lái)說(shuō)，我們采用直線型振動(dòng)-電磁能量收集裝置來(lái)完成無(wú)線傳感器自供能的能量收集工作，這種裝置的工作機(jī)理是通過(guò)線圈與永磁體之間的振動(dòng)位移，從而完成能量的收集工作。具體的結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖中我們可以看出，這種裝置的功能區(qū)分可以分為兩部分，第一部分是振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，第二部分是磁電能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。這兩部分系統(tǒng)相輔相成，共同構(gòu)成了整套的振動(dòng)-電磁能量收集裝置。其中，振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的決定因素，是由振動(dòng)能量的收集效率，以及振子振動(dòng)的特性所共同決定的。而磁電能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的決定因素，是由磁電轉(zhuǎn)換效率以及電能輸出特性所決定的，這一點(diǎn)需要相關(guān)的研究人員著重把握。

2振動(dòng)驅(qū)動(dòng)自供能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)的具體方案

對(duì)于振動(dòng)驅(qū)動(dòng)自供能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其最重要的作用之一就是能量的采集與轉(zhuǎn)換，把握住這一點(diǎn)，我們才能夠在后續(xù)的設(shè)計(jì)工作中做到性能與耐用性的統(tǒng)籌兼顧。整個(gè)自供能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，由振動(dòng)-電磁能量收集裝置、電源管理系統(tǒng)以及控制電路所共同構(gòu)成。其中振動(dòng)-電磁能量收集裝置是整個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量供應(yīng)大閘，可以說(shuō)它是整個(gè)節(jié)點(diǎn)電力供應(yīng)系統(tǒng)的樞紐；電源管理系統(tǒng)的主要作用，就是將能量收集裝置中所輸出的交流信號(hào)轉(zhuǎn)化為直流信號(hào)，這樣后續(xù)的控制電路與射頻電路便能夠直接使用該能量信號(hào)；另外我們還要注意一點(diǎn)，那就是能量收集裝置在工作過(guò)程中會(huì)受到輸出功率的限制，這樣也就導(dǎo)致了能量收集裝置無(wú)法為后續(xù)的電路進(jìn)行實(shí)時(shí)供電，這樣一來(lái)，電源管理系統(tǒng)當(dāng)中就要安裝電能儲(chǔ)存裝置，從而保障后續(xù)電路的工作。而控制電路所要做的就是一個(gè)統(tǒng)籌工作，對(duì)整個(gè)節(jié)點(diǎn)的硬件系統(tǒng)進(jìn)行整體的控制管理，從而確保節(jié)點(diǎn)工作的穩(wěn)定性。在電源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們要著重發(fā)揮系統(tǒng)的整流、儲(chǔ)能作用。在電源管理芯片的選擇上，我們可以采用美國(guó)linear公司所生產(chǎn)的型號(hào)LTC3588芯片。這種芯片的最大優(yōu)勢(shì)，在于其內(nèi)部能夠集成全波橋式整流電路，該類型電路具有損耗低、控制輸出電壓等優(yōu)勢(shì)。在儲(chǔ)能裝置的選擇上，我們采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置.控制電路的設(shè)計(jì)，可以說(shuō)是整個(gè)設(shè)計(jì)方案中最為重要，也是要最為小心謹(jǐn)慎的一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。控制電路所承擔(dān)的任務(wù)中的重要一項(xiàng)，就是對(duì)傳感器內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和轉(zhuǎn)換工作。因此這也就造成了控制器需要長(zhǎng)時(shí)間不間斷的工作。鑒于這種情況，我們?cè)诳刂菩酒倪x擇上，一定要選用功耗相對(duì)較低的控制芯片，這樣能夠最大限度的保障控制電路的穩(wěn)定運(yùn)行。

3總結(jié)

無(wú)線傳感器的自供電，是隨著技術(shù)的發(fā)展與完善所必須要去具備的重要特性。本文對(duì)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)進(jìn)行了重點(diǎn)分析。通過(guò)上文的設(shè)計(jì)方案，能夠使節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行過(guò)程中能量的損耗降至最低，同時(shí)保證了節(jié)點(diǎn)運(yùn)行的穩(wěn)定性。是一項(xiàng)具有重要實(shí)踐意義的研究。作者簡(jiǎn)介：葛雯，女，電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，碩士研究生。

參考文獻(xiàn)

[1]張震,孫士嬌,郭徽等.振動(dòng)驅(qū)動(dòng)自供能無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)研究[J].電腦迷,2017.(11):56.

[2]黃金鑫,張黎,李慶民等.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)自供能技術(shù)分析[C].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)高電壓專業(yè)委員會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì),2009.

作者:葛雯 單位:西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院