溫差發(fā)電模塊與ZigBee節(jié)點(diǎn)研究.pdf

1、隨著電子信息技術(shù)和無(wú)線通信的不斷發(fā)展，無(wú)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(cè)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(duì)無(wú)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(wú)線個(gè)域網(wǎng)絡(luò)(Low-ratewireless personal area network,LR-WPAN)。ZigBee技術(shù)協(xié)議簡(jiǎn)單、功耗低、組網(wǎng)能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)容量大、時(shí)延短、安全、可靠及

2、成本低等特點(diǎn)，它適用于通信數(shù)據(jù)量不大，數(shù)據(jù)傳輸速度相對(duì)較低的場(chǎng)合。
　　 本文針對(duì)高壓母線接頭和高壓開關(guān)觸點(diǎn)溫升測(cè)量的實(shí)際問題，運(yùn)用了基于ZigBee技術(shù)的無(wú)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(shí)現(xiàn)機(jī)制，對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)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(diǎn)硬件設(shè)計(jì)的核心，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于

3、ZigBee技術(shù)的無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)測(cè)控方案。
　　 隨著大量的ZigBee節(jié)點(diǎn)應(yīng)用到無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，為終端節(jié)點(diǎn)提供電能的電池慢慢地暴露出了維護(hù)困難，在惡劣環(huán)境中工作效率低，污染環(huán)境等缺點(diǎn)。本文采用了微弱環(huán)境能源收獲技術(shù)，設(shè)計(jì)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(jí)電容充電的同時(shí)為其節(jié)點(diǎn)供能，實(shí)現(xiàn)終端傳感節(jié)點(diǎn)的自主供電，以及免維護(hù)功能。
　　 另外，為了讓傳感節(jié)

4、點(diǎn)應(yīng)用的范圍更加廣泛，在電路的設(shè)計(jì)中預(yù)留了多種電源工作方案。在軟件中，節(jié)點(diǎn)在正常發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)充分利用CC2430芯片對(duì)電源的優(yōu)化作用，設(shè)計(jì)了節(jié)點(diǎn)根據(jù)不同的溫度差來自動(dòng)調(diào)整休眠模式，以最大化的節(jié)約電能。
　　 經(jīng)測(cè)試，本文所設(shè)計(jì)的基于溫差模塊的ZigBee技術(shù)無(wú)線測(cè)溫節(jié)點(diǎn)，其電路板的設(shè)計(jì)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(dòng)節(jié)點(diǎn)，完成申請(qǐng)入網(wǎng)，入網(wǎng)連接等組網(wǎng)功能，同時(shí)，無(wú)線傳感節(jié)點(diǎn)能夠正確采集并發(fā)送數(shù)