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宽带低频振动能采集器驱动的无线传感节点
  • ISSN号:1001-0548
  • 期刊名称:《电子科技大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN384[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室,重庆沙坪坝区400044, [2]重庆大学微系统研究中心,重庆沙坪坝区400044
  • 相关基金:国家自然科学基金(61076106,61376116); 高等学校科技创新工程重大项目培育资金(708072)
中文摘要:

提出一种自供能的无线温湿度传感节点,其主要由振动能采集器、电源管理电路、微控制器、温湿度传感器和无线收发模块构成,无线传感节点由一个带滚珠的低频宽带振动能采集器供电。当加速度的幅值频率分别为9.8 m/s^2和18.4 Hz,负载为140 k?时,采集器一根压电梁的输出功率为0.51 m W,半功率带宽为17.8%或3.8 Hz。电源管理电路包括LTC3588-1芯片、LT3009芯片和一个2 200μF的电容,微控制器采用低功耗MSP430F149单片机,无线收发模块采用n RF24L01。实验结果表明,当外界环境振动加速度幅值为1 g,频率从5 Hz增加到18 Hz时,该节点均可正常测量并发送环境的温湿度信息,只是时间间隔由848 s缩短为60.2 s。采集器的宽带低频特征使该无线传感节点可应用于多种环境。

英文摘要:

A self-powered wireless sensor node for temperature and humidity measurement was developed. It is mainly composed of a vibration energy harvester, power management circuit, microcontroller, temperaturehumidity sensor and a wireless transmitter. The node is powered by a broadband low-frequency vibration energy harvester with a rolling mass. The measured output power of the piezoelectric bimorph on an 140 k? resistor is 0.51 m W under base acceleration with the amplitude of 9.8 m/s^2 and frequency of 18.4 Hz, and the half power bandwidth is about 17.8% or 3.8 Hz. The power management circuit mainly consists of LTC3588-1, LT3009 and a 2 200 μF capacitor. The microcontroller and the wireless transmitter are MSP430F149 and n RF24L01, respectively. Experimental results show that, under the base acceleration excitation with a constant amplitude of 1 g, the wireless sensor node works normally when the excitation frequency increases from 5 Hz to 18 Hz, whereas the time interval for the node to measure and send out the temperature and humidity decreases from 848 s to 60.2 s. The broadband and low-frequency properties of the harvester makes this wireless sensor node can be used in many environments.

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期刊信息
  • 《电子科技大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:电子科技大学
  • 主编:周小佳
  • 地址:成都市成华区建设北路二段四号
  • 邮编:610054
  • 邮箱:xuebao@uestc.edu.cn
  • 电话:028-83202308
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-0548
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1207/T
  • 邮发代号:62-34
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊,第二届全国优秀科技期刊二等奖,两次获国家新闻出版署、国家教委“全国高校自然科...,中国期刊方阵双百期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:12314