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《自供電無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、2012年儀表技術(shù)與傳感器2012第7期InstrumentTechniqueandSensorNo.7自供電無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1，32，3孟慶春，陳光柱(1．中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州221008;2．成都理工大學(xué)核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院，四川成都610059;3．西安交通大學(xué)機(jī)械制造系統(tǒng)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710049)摘要:針對(duì)無線節(jié)點(diǎn)續(xù)航難題，提出一種自供電無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。該方案采用雙晶懸臂梁式壓電振子自發(fā)電結(jié)構(gòu)，針對(duì)傳統(tǒng)以電容為存儲(chǔ)介質(zhì)的能量收集電路的缺陷，采用新型壓電能量收集存儲(chǔ)芯片LTC3588－1及LTC4071搭建電路，設(shè)計(jì)無
2、線節(jié)點(diǎn)模塊并進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)結(jié)果表明:該方案能量收集效率高，可滿足占空比為1%的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作需求，且適應(yīng)于各種復(fù)雜振動(dòng)環(huán)境。關(guān)鍵詞:無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn);自供電;壓電振子;能量收集存儲(chǔ)電路中圖分類號(hào):TM619文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002－1841(2012)07－0102－03DesignofSelf-PoweredWirelessSensorNetworkNode1，32，3MENGQing-chun，CHENGuang-zhu(1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，ChinaUniversityofMi
3、ningandTechnology，Xuzhou221008，China;2．CollegeofNuclearTechnologyandAutomationEngineering，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China;3．StateKeyLaboratoryforManufacturingSystemsEngineering，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049，China)Abstract:Adesignschemeofself-poweredwirelesssensorn
4、etworknodewasproposedaccordingtoitslackofendurance．Theself-poweredstructurewasdoublecrystalcantileverpiezoelectricvibrator．Traditionalenergyharvestingcircuitusedcapacitancesasthestoragemedium．Accordingtothisdefect，newpiezoelectricenergyharvestingchipsLTC3588-1andLTC4071wereusedtobuildthe
5、circuit．Thewirelesssensornetworknodewasdesignedandtested．Theexperimentalresultsshowthattheenergyharvestingeffi-ciencyofthisschemeishigh．Thesystemcanmeettheworkdemandofwirelesssensornetworknodewhosedutycycleis1%．Anditcanadjusttoallkindsofcomplexvibrationenvironment．Keywords:wirelesssensor
6、networknode;self-powered;piezoelectricvibrator;energyharvestingcircuit［6］0引言況。T傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種新興的監(jiān)測(cè)技術(shù)，在生產(chǎn)生活中具D=dT+εE(1)有廣泛的應(yīng)用。傳感網(wǎng)絡(luò)，尤其是無線傳感網(wǎng)絡(luò)，能量供應(yīng)對(duì)EtS=ST+dE其影響很大，一般采用電池供電，而電池的使用壽命有限。然式中:D為電位移;d為壓電應(yīng)變常數(shù);dt為d的轉(zhuǎn)置;S為應(yīng)而工程中無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)常常由于監(jiān)測(cè)位置等原因，電池的變;SE為彈性柔順系數(shù);T為應(yīng)力;E為電場(chǎng);εT為介電常數(shù)。更換有時(shí)非常困難。因此，為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)傳感網(wǎng)絡(luò)的長期
7、有效設(shè)計(jì)中的自發(fā)電結(jié)構(gòu)采用雙晶懸臂梁式壓電振子，壓電振的工作，延長無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用壽命和降低成本，如何為無線子結(jié)構(gòu)如圖1所示，由壓電層與中性層組成。中性層采用可導(dǎo)傳感網(wǎng)絡(luò)提供足夠的、長期的能量是首先需要解決的問題。有電磷青銅薄板;壓電層為PZT－5H壓電陶瓷，分布在金屬薄板效的實(shí)現(xiàn)方法是收集傳感網(wǎng)絡(luò)周圍環(huán)境中的能量，并加以儲(chǔ)上下端面。壓電層與金屬薄板之間通過導(dǎo)電膠粘接。其發(fā)電存，從而為無線傳感網(wǎng)絡(luò)供能。無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的使用場(chǎng)合過程為:壓電振子隨外界激振力振動(dòng)，壓電層產(chǎn)生變形，由于壓中存在諸多形式的機(jī)械振動(dòng)能，采收環(huán)境振動(dòng)為節(jié)點(diǎn)提供實(shí)時(shí)電
