新型绿色能源传感器功率能量平衡分析与应用

基于绿色能量自采集的新型传感器，具有无源无线智能独特优点。基于环境绿色能量收集原则，对新型传感器模块各部分功能进行分析，估算该新型感器模块平均电流。由能量存储超级电容器特性，对传感器维持能量平衡过程进行了分析。就新型免电池无源无线智能传感器模块，应用于现代楼宇照明控制系统中拓扑结构进行了讨论。     

无线传感器网络数据转发器硬件电路设计

为了建立传感器节点和远端上位控制机之间的通信链路,利用无线传感器网络技术,设计实现了无线传感器网络数据转发器的硬件电路。数据转发器由工控机、无线通信模块以及电源管理模块三部分组成。系统能源主要来自于太阳能蓄电池,为了达到无线传感器网络的低功耗要求,数据转发器采用休眠任务唤醒模式。实际应用表明,此系统具备低功耗、能量自给、可远距离控制的特点,具有广阔的应用前景。     

无线传感器网络节点长寿命太阳能供电系统研究

为延长无线传感器网络的使用寿命,研究了如何系统地设计无线传感器网络节点的能量自治系统。提出了基于能量收集技术的太阳能供电系统模型,根据农田信息远程监测系统实施的具体要求,设计了无线传感器网络节点长寿命太阳能供电系统,详细地阐述了系统整体结构、功能模块设计、能量管理策略以及实验器件选型,具体地分析了实验测试性能。实验结果表明,该能量自治系统在实验测试条件下,每天3至4小时的光照时间即可保证无线传感器网络节点以10%的工作占空比持续运行约4至5年。     

基于路由量的无线传感器网络路由协议

提出一种新颖的能量感知型无线传感器网络路由协议,并给出实现过程和仿真结果.从无线传感器网络实际的应用需求出发,综合WSN在能量高效、可扩展性、服务质量等方面的不同要求,基于重点关注节点路由量的策略,在对当前主流WSN路由协议深入研究的基础上设计出了基于路由量的动态WSN路由协议.仿真结果表明:设计的路由协议可以在传感器网络系统层面较好地改善能量消耗的有效性和均衡性,因而避免了网络中热点的过早出现,延长了整个网络的生存期.     

无缆式微机器人内窥镜系统的研制及离体实验

研制了一种用基于直流电机的直线驱动器实现机器人仿蚯蚓蠕动的无缆式微机器人内窥镜系统。该系统由无线通信控制模块、PC机、微机器人、无线能量传输控制器和无线能量发射线圈组成,用无线方式来实现人机通信和能量传输,解决了传统机器人内窥镜拖缆带来的肠壁损伤问题。研究工作包括微机器人的运动原理分析,无线能量传输简化模型的建立,无线能量传输原理的推导,以及系统离体实验的实施。实验表明:该微机器人的直线驱动器最大输出力为2.55N,机器人在能量传输范围内驱动电压稳定,满足系统运行要求。微机器人在离体猪结肠和小肠内运行均平稳、可靠。机器人摄像通信模块能够实时拍摄并传送出肠道内壁的图像。该研究为进一步实现人体全肠道无创诊疗奠定了基础。     

水下无线传感器网络

水下无线传感器网络是一种包括声、磁场、静电场等的物理网络,它在海洋数据采集、污染预测、远洋开采、海洋监测等方面取得了广泛的应用,将在未来的海军作战中发挥重要的优势。描述了水下无线传感器网络的研究现状,给出了几种典型的水下无线传感器网络的体系结构,并针对水下应用的特点,分析了水下无线传感器网络设计中面临的节点定位、传感器网络能量、目标定位等诸多难题,最后根据应用需求提出了水下无线传感器网络研究的重点。     

生理参数遥测系统无线供能模块的设计

能量供应问题是动物生理参数遥测系统实现长期稳定工作的关键,基于电磁感应的无线供能技术是解决这一问题的有效途径.为向动物生理参数遥测系统提供稳定、安全的能量,从能量传输的稳定性与电磁生物安全性两方面出发,对能量传输模块进行优化设计,实现了由长方形截面发射线圈和三维接收线圈组成的无线供能模块,能够在Φ10.5 mm×11 mm接收空间内提供至少150 mW有效功率,传输效率不小于2.64%.遥测系统的活体实验证实了该供能方式的可行性.     

应用于智能包装的横向电磁式振动能量收集装置设计

目的 为了解决智能包装中传感器工作时的无线供能和续航问题,设计了一种横向电磁式振动能量收集装置,用以解决无线供能和续航问题。方法 设计了一种振动能量收集装置,用于收集智能包装在运输途中的振动能量并转换为电能,实现智能包装的无线供能和续航。设计了装置的物理结构,并进行了低频振动模拟实验,通过仿真和实验对比了所设计装置的输出性能。结果 横向电磁式振动能量收集装置的仿真分析结果与实验测试结果基本吻合,在8Hz～10Hz激励频率,1g激励加速度情况下,输出电压均值高1V;在外接电阻为1033Ω情况下,装置的输出功率能够达到0.15mW以上。     

2010年传感器市场调查

无线、视觉系统和低功耗元器件最受关注 刚刚出炉的一份年度传感器市场调查报告,调查了各个领域使用传感器技术的设计工程师。调查的传感器从接近式和光电式传感器,到更为高级的视觉系统和能量收集传感器网络。     

一种智能传感器系统的设计

随着传感器的广泛使用和网络技术的发展，智能传感器系统成为传感器发展的一种趋势。参考IEEE 1451.2标准，设计了基于STM32F103的智能传感器系统，它包括智能传感器模块、网络适配器模块、上位机等硬件及相应的运行软件。智能传感器模块采用IIC（inter-integrated circuit，内部集成电路总线)与网络适配器模块通信；网络适配器模块采用Wi-Fi与上位机通信，并作为智能传感器模块和上位机之间通信的桥梁。实验结果表明：智能传感器模块内部能够存储模块自身与传感器的信息，并实现传感器的即插即用；网络适配器模块能够实现智能传感器模块的即插即用；上位机能够实现指令发送和结果接收与管理，并实时监测其与网络适配器模块的连接状态。该智能传感器系统可实现无线远程监测，摆脱了线缆的束缚，能够适应更多的监测场景；能够读取传感器的信息，从而对传感器进行识别，并兼容不同类型的传感器；能够实现传感器的自校准功能，使测量结果更加准确。研究结果可以为大型智能传感器系统的研制和应用提供参考。     

RF Energy Transmission for a Low-Power Wireless Impedance Sensor Node

The proper management of energy resources is essential for any wireless sensing system. With applications that span industrial, civil, and aerospace infrastructure, it is necessary for sensors and sensor nodes to be physically robust and power efficient. In many applications, a sensor network must operate in locations that are difficult to access, and often these systems have a desired operational lifespan which exceeds that of conventional battery technologies. In the present study, the use of microwave energy is examined as an alternate method for powering compact, deployable wireless sensor nodes. A prototype microstrip patch antenna has been designed to operate in the 2.4 GHz ISM band and is used to collect directed radio frequency (RF) energy to power a wireless impedance device that provides active sensing capabilities for structural health monitoring applications. The system has been demonstrated in the laboratory, and was deployed in field experiments on the Alamosa Canyon Bridge in New Mexico in August 2007. The transmitted power was limited to 1 W in field tests, and was able to charge the sensor node to 3.6 V in 27 s. This power level was sufficient to measure two piezoelectric sensors and transmit data back to a base station on the bridge.      

一种基于聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜的新型传感器

采用聚丙烯孔洞型铁电驻极体薄膜作为机电转换材料,将其层叠封装制成压力传感元件,并设计电荷放大器将其输出信号放大,用无线发射模块/无线信号接收模块连以信号处理模块,做成无线传感器。这种无线传感器可用于报警、运动监测。     

基于电磁感应能量捕获技术的磁流变阻尼器研究

针对目前智能结构磁流变阻尼器工作时需要外部电能输入的问题,提出一种可以自行获得电能、无需外部电能输入的新型磁流变阻尼器。与常规的磁流变阻尼器相比,该新型磁流变阻尼器能利用自带的电磁感应能量捕获结构将外界环境振动能量转换为其自身可用的电能,从而省去外部电源设备,提高磁流变振动控制系统的可靠性。首先论述该新型磁流变阻尼器的结构特征及其电能收集的理论模型,然后对其捕获电能的能力进行模拟仿真,最后在实验台架上对实际加工的实验器件原型进行实验研究。实验结果表明:在外界振动条件下,该新型磁流变阻尼器可以在无需外界电能输入的情况下改变阻尼特性,实现对振动的无源智能控制。     

基于ZigBee无线传感网的泥石流多发地数据采集系统

针对有线传感网数据采集系统布线成本高以及无法在环境恶劣的野外放置等问题,介绍一种基于ZigBee无线传感网的数据采集系统。该系统由基于MSP430单片机的主机、子机组成,子机由太阳能供电连接传感器,放置在户外采集数据,主机连接PC机放置在室内,主机和子机通过ZigBee无线网络通信。该系统实现了野外数据的采集和无线传输,具有实时性、稳定性等特点,可用于地质分析和泥石流预警等系统,以及各种无线传感网数据采集系统。     

基于ZigBee技术的无线环高测量仪系统

针对环高测量仪布线复杂、机动性差、难以组网等问题,采用ZigBee芯片CC2430设计并实现了一种无线环高测量仪系统。根据ZigBee无线传感网的应用特点,重点讨论了系统的硬件实现、软件设计方法以及监控系统的实现。系统由8031单片机控制的环高测量仪、基于ZigBee芯片CC2430的无线网络以及基于LabVIEW串口通信的上位计算机组成。通过对该系统的测试,系统工作正常,网络拓扑结构稳定,满足实时监测的需求,同时系统移植能力强,可以应用到其他监测领域。     

基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统

为了解决智能循迹小车常用的路径识别传感器易受电磁、光线等干扰的问题,提出了基于电感数字变换传感器的智能小车自动循迹系统。通过分析电感数字变换传感器的工作原理,得出通过扩展传感器感应线圈来扩展感应范围的方法,并基于该方法设计了一种使用单个LDC1000电感数字变换器的传感模块。该模块利用SN74LV4052A模拟开关实现对传感器线圈的扩展;采用MSP430单片机搭建了包括主控模块、电源模块、驱动模块和传感器模块的循迹硬件测试系统;通过实时采集和处理传感器的数据并对小车位置进行调整,实现了硬件测试系统循迹的功能;最后,在测试系统上进行了传感器对金属的感应实验和循迹测试。实验结果表明：该传感器可实时检测到轨道与线圈的水平和垂直距离的变化,可以为循迹功能的实现提供保证;该智能小车在5 mm宽的锡箔纸轨道上可以得到良好的循迹效果。研究结果表明该系统具有适用性强、检测技术稳定的特点,可以广泛应用于工业现场智能循迹。     

嵌入式无线传感器网络研究

简要叙述了无线传感器网络的发展史,讨论了传感器节点的功耗、成本、组网方面的属性及要求,概述了传感器节点的传感单元、通信单元、处理单元及供电单元等四大基本功能单元和两个辅助单元,介绍了一些常用电池和几款适合嵌入式节点设计的微控制器和射频器件,阐述了无线传感器网络领域一些挑战性的问题以及传感器节点的能量管理问题.