溫差發(fā)電模塊與ZigBee節(jié)點研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)和無線通信的不斷發(fā)展，無線傳感網(wǎng)絡(luò)也得到了快速發(fā)展并且在工業(yè)控制、醫(yī)學(xué)衛(wèi)生和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域中發(fā)揮了越來越重要的作用。新興起的ZigBee技術(shù)對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展給了有力的支撐。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是基于ZigBee技術(shù)而構(gòu)建的一種短距離低速無線個域網(wǎng)絡(luò)(Low-ratewireless personal area network,LR-WPAN)。ZigBee技術(shù)協(xié)議簡單、功耗低、組網(wǎng)能力強、網(wǎng)絡(luò)容量大、時延短、安全、可靠及

2、成本低等特點，它適用于通信數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速度相對較低的場合。
　　 本文針對高壓母線接頭和高壓開關(guān)觸點溫升測量的實際問題，運用了基于ZigBee技術(shù)的無線通信傳感網(wǎng)絡(luò)，即ZigBee網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)以ZigBee協(xié)議棧作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，結(jié)合最新的Zigbee通信規(guī)范研究了ZigBee協(xié)議棧實現(xiàn)機制，對多種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，實現(xiàn)了ZigBee星型網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。采用最新的片上型系統(tǒng)CC2430作為節(jié)點硬件設(shè)計的核心，設(shè)計了一個基于

3、ZigBee技術(shù)的無線傳感節(jié)點測控方案。
　　 隨著大量的ZigBee節(jié)點應(yīng)用到無線傳感網(wǎng)絡(luò)，為終端節(jié)點提供電能的電池慢慢地暴露出了維護困難，在惡劣環(huán)境中工作效率低，污染環(huán)境等缺點。本文采用了微弱環(huán)境能源收獲技術(shù)，設(shè)計了能量供應(yīng)裝置，該裝置用溫差發(fā)電模塊把余故障設(shè)備的發(fā)熱轉(zhuǎn)化成電能，并經(jīng)過DC-dC升壓轉(zhuǎn)換器的升壓穩(wěn)壓給超級電容充電的同時為其節(jié)點供能，實現(xiàn)終端傳感節(jié)點的自主供電，以及免維護功能。
　　 另外，為了讓傳感節(jié)

4、點應(yīng)用的范圍更加廣泛，在電路的設(shè)計中預(yù)留了多種電源工作方案。在軟件中，節(jié)點在正常發(fā)送數(shù)據(jù)的同時充分利用CC2430芯片對電源的優(yōu)化作用，設(shè)計了節(jié)點根據(jù)不同的溫度差來自動調(diào)整休眠模式，以最大化的節(jié)約電能。
　　 經(jīng)測試，本文所設(shè)計的基于溫差模塊的ZigBee技術(shù)無線測溫節(jié)點，其電路板的設(shè)計和元器件的焊接符合要求，且其電源模塊在其規(guī)定的溫差范圍內(nèi)能正常啟動節(jié)點，完成申請入網(wǎng)，入網(wǎng)連接等組網(wǎng)功能，同時，無線傳感節(jié)點能夠正確采集并發(fā)送數(shù)