用于监测架空电缆的自供电无线智能传感器

攻城狮智能正向新一代的智能监测传感器方向来进行研究,我们使用传感器测量一切的想法使我们能够与周围环境无缝互动。无处不在的分布式传感器节点[例如Lioneer-SmartDust传感器]正在成为这个后个人计算时代数字生活的重要组成部分。然而,与许多以人为中心的便携式设备(智能电话)不同,这些传感器节点中的大多数不能由电池直接供电。原因很简单:典型无线传感器所需的服务时间很长,与无线传感器网络耗尽电池相关的成本是惊人的。面对这一挑战,工程师们提出了另一种解决方案:从周围环境中获取能量。

攻城狮智能的最新研究方向,我们的环境中存在多种能源,其中最常见的能源包括:振动,热梯度,辐射和功率(太阳能和电磁场)能量采集器的功率输出取决于两个因素:环境的功率密度能源和转换机制的有效性。虽然前者主要取决于应用的性质,但我们在选择最佳转换机制或有时甚至是特定能源的混合机制方面提供了更多选择。左上图中总结了一些主要的转换机制。利用当今的技术,适用于大量应用,例如监控机床,车身传感器网络的运行,

在这个特殊项目中,我们设计并制造了一个自供电无线传感器节点,用于监控架空电力线。该节点由机电交流能量收集器装置供电。通过将一对相反极化的钕 - 铁 - 硼永磁体连接到压电悬臂梁的末端来构造 能量收集  。永磁体和AC磁场之间的强磁耦合使压电悬臂弯曲,在其电极上产生显着的电压电势。机械止动器设计用于防止能量采集器发生机械故障。由于 能量收集  是机电谐振器,其装置的输出是交流电。我们使用美国凌特公司的LTC3588-1能量收集整流和转换电路。该集成电路具有桥式整流器和DC-DC转换器,能够提供1.8V,2.5V,3.3V和3.6V输出。无线电遥控器是德州仪器的EZ430-RF2500。该平台由MSP430微控制器和单芯片CC2500无线收发器组成,集成在印刷电路板上,尺寸约为35mm乘20mm。它有十个可访问的I / O引脚和A / D通道,可连接外围设备,例如电流,电压,温度......传感器。让我们拭目以待。

我们在实验中表明,微尘能够连续测量温度并将读数传输到连接到笔记本电脑的附近接收器。报告频率是能量采集器平均功率输出的函数,两者都取决于导体承载的电流,我们将机电谐振器建模为LRC电路,因为基本上谐振质量 - 弹簧 - 阻尼系统可以表征为二阶微分方程,从中可以看出可以在机械和电气领域之间进行类比。这种集总参数建模技术使我们能够模拟整个系统,从磁铁与导体中的电流之间的耦合,到功率调节电路,最后是单个SPICE模型中的传感器和无线电节目。它极大地帮助我们理解了这个多物理系统中不同因素之间的关系。我们希望这个无电池平台有朝一日能成为我们电力基础设施的重要组成部分,可靠地为公用事业提供实时监控数据,帮助提高整体能效和电力系统的稳定性。


No comments

Leave a comment