無線傳感器原理及功能實現(xiàn)

1、無線傳感器原理及功能實現(xiàn)南京盛億科技有限公司2015年南京下圖是我公司SWSNT2的無線溫度傳感器，它可以在7200mAh的內置電池1秒的采樣間隔的情況下，電池連續(xù)使用1年以上。如果5秒采樣一次，電池使用壽命就有5年以上了，而且距離是空曠1000米。我覺得在很多文章里面理論的東西太多，實際上在產(chǎn)品開發(fā)供應的時候，由于受很多硬件條件的限制，怎么樣在這個限制下將產(chǎn)品做好是不完全一樣的。一、超低功耗如何實現(xiàn)我們知道原來的傳感器都是模擬電路，這

2、個測量都是連續(xù)而且高功耗的，隨著數(shù)字電路的興起，我們所有的采樣都已經(jīng)是離散型，但是為了盡可能的保留被測參數(shù)的原始特性，我們的采樣速率都很高，從最少的每秒幾十次到幾十兆次。但我們知道，在實際應用中很多參數(shù)我們只需要每秒采樣一次甚至每分鐘采樣一次就可以，只要這個采樣是精確可靠的。那么我們的低功耗的實現(xiàn)方法就出現(xiàn)了，我們可以只使用1%不到的時間來工作，其它的時間都讓整個系統(tǒng)包括采樣電路處于超低功耗的待機狀態(tài)，對無線的部分的控制也是這樣的，即無

3、線部分的工作時間也是嚴格控制不要超過1%，這樣整個系統(tǒng)的功耗就可以呈現(xiàn)數(shù)量級的降低。二、采樣傳感器的選擇下圖顯示的是我公司SWSNP2型無線壓力變送器的圖片，傳感器是擴散硅為主。我們知道壓力變送器的傳感器種類也很多，常見的有擴散硅和電容式的，但是我們在開發(fā)的時候發(fā)現(xiàn)，電容式的要做成低功耗相對困難一些，這個要實現(xiàn)采樣的低功作為教學的一部分也無可厚非，但是這個標準并不完善，而且實用性不夠，這也逼迫我們開發(fā)自有的無線傳感協(xié)議。五、工業(yè)無線傳感

4、器的痛苦道路在工業(yè)無線傳感器領域，有個公司不得不提，那就是愛默生公司，著名的Hart協(xié)議產(chǎn)品的供應商，也是世界上最著名的工業(yè)自動化產(chǎn)品供應商，他們有一個自有協(xié)議的WirelessHart協(xié)議的工業(yè)無線傳感器系列產(chǎn)品，和zigbee協(xié)議產(chǎn)品類似，過于短的無中繼通信距離，是一個跨越不了的技術短板。不論是zigbee協(xié)議還是WirelessHart協(xié)議產(chǎn)品，空曠200多米，有障礙環(huán)境20米不到，將使施工和應用變得異常艱難。所以我們被迫研發(fā)自有

5、的SWSN協(xié)議，將無中繼距離擴展5倍，同時功耗卻更低。這個過程由于異常困難，整個歷程是充滿艱辛和痛苦的。涉及到衛(wèi)星通信技術的人都知道，使用一些特殊的編碼，比如前向糾錯編碼，能在功率相同的情況下，大大提高通信的有效距離，這個在無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展和應用上必將起到不可忽視的作用，因為，更低的功耗，更遠的無中繼通信距離，永遠是無線傳感網(wǎng)絡發(fā)展的核心問題，徹底的解決了這個問題，無線傳感網(wǎng)絡的大規(guī)模推廣才能成為可能。六、無線傳感器的網(wǎng)絡組織核心在

6、zigbee的網(wǎng)絡中，有終端節(jié)點、路由節(jié)點和中心協(xié)調器三個設備組成，但是我們在做自有的SWSN協(xié)議的時候，力圖使這個過程變得簡單，同時是分布式的，所以我們將中繼、路由和協(xié)調功能集成到了我們自有的路由器中，實現(xiàn)了5跳的網(wǎng)絡布局，在我們看來，大部分情況下3跳網(wǎng)絡就是可以滿足要求的，跳數(shù)越多，意味著越多的網(wǎng)絡延時和越低的數(shù)據(jù)傳輸可靠性，這個不以人的意愿為轉移的。七、低功耗的綜合處理在無線傳感器中，有很多廠商采用自己的低功耗采樣電路獨立的無線傳