專利名稱：一種延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法和專用電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感器，具體涉及一種延長無線傳感器電池供電時(shí)間 的方法和專用電路。
背景技術(shù)：
物聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了人、設(shè)備與系統(tǒng)間的智能互連， 借助各種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們就可以和物體“對話”，而物體和物體之間也能“交流”。這在 業(yè)界被認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。數(shù)據(jù)采集是物聯(lián)網(wǎng)必不可少的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而傳感器是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)感知最 重要的關(guān)鍵技術(shù)。無線、、微型的傳感器更是具有不受地域條件限制的獨(dú)特優(yōu)勢。電池供電的無線傳感器的持續(xù)工作時(shí)間由電池容量決定，由于傳感器對體積、重 量的嚴(yán)格限制，電池能夠提供的能量通常非常有限，如何延長傳感器的持續(xù)工作時(shí)間成為 制約無線傳感器應(yīng)用推廣的一個(gè)瓶頸。通常延長電池供電時(shí)間的做法是盡可能降低無線傳 感器電路部分的功耗。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種延長無線傳感 器電池供電時(shí)間的方法，在有限的電池能量供給條件下，延長無線傳感器的連續(xù)工作時(shí)間， 滿足傳感器實(shí)時(shí)、連續(xù)、長時(shí)間的監(jiān)測的需要。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述方法的專 用電路。技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法，基于電池放電電壓緩降的特性，利用DC-DC 將電池電壓降低到適合無線傳感器電路的供電電壓進(jìn)行供電?！N延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，包括模擬前端、無線收發(fā) 模塊、DC-DC模塊和電池；所述的模擬前端，用于拾取需要感知的微弱信號；所述的無線收 發(fā)模塊，用于將信號預(yù)處理器后的信息，通過無線方式傳送到遠(yuǎn)端；所述的DC-DC模塊，用 于將電池電壓轉(zhuǎn)換到最適合傳感器電路工作的最低電壓；所述的電池，用于為無線傳感器 提供工作所需的能源。所述的電池為容量為180mAh鋰離子充電電池CIR2477。所述的DC-DC 模塊為 MAX1920。所述的模擬前端的具體電路采用ADS1298，其工作電壓為2.7 3. 9V，工作電流為 2. 1mA，輸出數(shù)據(jù)率為16kbps。所述的無線收發(fā)器的具體電路采用CC2530，其工作電壓為2. 0 3. 9V。所述的無線收發(fā)器采用間歇傳輸模式工作。本發(fā)明針對電池的放電特性，給出了一種新的無線傳感器供電方法，可以減小傳 感器電路對電池電流的消耗，以達(dá)到延長無線傳感器電池供電時(shí)間的目的。無線傳感器的電路盡可能采用低的供電電壓，基于電池放電電壓緩降的特性，利用DC-DC將電池電壓降 低到適合無線傳感器電路的供電電壓進(jìn)行供電。有益效果本發(fā)明延長無線傳感器電池供電時(shí)間的電路，基于電池放電電壓緩降 的特性，利用DC-DC模塊將電池電壓降低后為無線傳感器供電，從而充分利用電池能量，達(dá) 到延長電池使用時(shí)間的目的。相比不采用本發(fā)明的直接電池供電方式，延長了無線傳感器 的電池供電時(shí)間可達(dá)1.47倍。


圖1為本發(fā)明延長無線傳感器電池供電時(shí)間電路的原理框圖。圖2為鋰離子充電電池CIR2477的放電電壓累積時(shí)間分布示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的解釋。圖1為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明可采用的原理框圖，其信號流程為電池1通過DC-DC模塊2為 模擬前端3和無線收發(fā)器4提供正常工作的能量。模擬前端3拾取需要感知的微弱信號， 該信號非常微弱，需要信號預(yù)處理進(jìn)行濾波、量化等預(yù)處理，經(jīng)過于處理后的數(shù)據(jù)通過無線 收發(fā)器4以最、無線的方式發(fā)送出去，實(shí)現(xiàn)對信號的感知和采集。本發(fā)明實(shí)施例如圖1所示，這里電池1采用容量為ISOmAh鋰離子充電電池 CIR2477，其放電電壓累積時(shí)間分布如圖2所示。其平均放電電壓為3. 75V。DC-DC模塊2采 用MAX1920，其工作效率為90%。模擬前端3的具體電路采用ADS1298，其工作電壓為2. 7 3. 9V，工作電流為2. 1mA，輸出數(shù)據(jù)率為16kbps。無線收發(fā)器4的具體電路采用CC2530，其 工作電壓為2. 0 3. 9V，數(shù)據(jù)傳輸速率250kbps時(shí)消耗電流為36. 3mA。由于模擬前端3輸 出的數(shù)據(jù)率僅為16kbps，無線收發(fā)器4可以采用間歇傳輸模式，考慮其休眠、喚醒及無線傳 輸協(xié)議的開銷，無線收發(fā)器4的工作系數(shù)為8%，消耗的平均電流為2. 9mA。因此，電池直接供電在，模擬前端3和無線收發(fā)器4消耗的總電流為5mA，采用容量 為180mAh鋰離子充電電池CIR2477可持續(xù)供電36小時(shí)。采用本發(fā)明的延長無線傳感器電池供電時(shí)間電路及方法，DC-DC模塊2的工作效 率為90%，模擬前端3的供電電壓由平均3. 75V降低到2. 7V，取自電池的電流由2. ImA降低 到1. 68mA。無線收發(fā)器4的供電電壓由平均3. 75V降低到2. 0V，取自電池的電流由2. 9mA 降低到1. 72mA。模擬前端3和無線收發(fā)器4消耗的總電流為3. 4mA，采用容量為ISOmAh鋰 離子充電電池CIR2477可持續(xù)供電52. 94小時(shí)。相比不采用本發(fā)明的直接電池供電方式， 延長了無線傳感器的電池供電時(shí)間1. 47倍。
權(quán)利要求
一種延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法，其特征在于該方法基于電池放電電壓緩降的特性，利用DC DC將電池電壓降低到適合無線傳感器電路的供電電壓進(jìn)行供電。
2.權(quán)利要求1所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的的方法的專用電路，其特征在 于包括模擬前端、無線收發(fā)模塊、DC-DC模塊和電池；所述的模擬前端，用于拾取需要感知 的微弱信號；所述的無線收發(fā)模塊，用于將信號預(yù)處理器后的信息，通過無線方式傳送到遠(yuǎn) 端；所述的DC-DC模塊，用于將電池電壓轉(zhuǎn)換到最適合傳感器電路工作的最低電壓；所述的 電池，用于為無線傳感器提供工作所需的能源。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，其特征在 于所述的電池為容量為180mAh鋰離子充電電池CIR2477。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，其特征在 于所述的DC-DC模塊為MAX1920。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，其特征 在于所述的模擬前端的具體電路采用ADS1298，其工作電壓為2. 7 3. 9V，工作電流為 2. 1mA，輸出數(shù)據(jù)率為16kbps。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，其特征在 于所述的無線收發(fā)器的具體電路采用CC2530，其工作電壓為2. 0 3. 9V。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法的專用電路，其特征在 于所述的無線收發(fā)器采用間歇傳輸模式工作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種延長無線傳感器電池供電時(shí)間的方法及其專用電路。該方法基于電池放電電壓緩降的特性，利用DC-DC將電池電壓降低到適合無線傳感器電路的供電電壓進(jìn)行供電。該專用電路包括模擬前端、無線收發(fā)模塊、DC-DC模塊和電池；本發(fā)明基于電池放電電壓緩降的特性，利用DC-DC模塊將電池電壓降低到無線傳感器電路的最低供電電壓，然后以最低供電電壓對無線傳感器進(jìn)行供電，從而充分利用電池能量，提高了無線傳感器的供電效率，延長了電池的使用時(shí)間。相比不采用本發(fā)明的直接電池供電方式，延長了無線傳感器的電池供電時(shí)間可達(dá)1.47倍。
文檔編號G08C17/02GK101986507SQ20101055034
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者傅學(xué)群, 尤肖虎, 杜永強(qiáng), 蔣良成, 趙春明, 黃鶴 申請人:東南大學(xué)