OB欧宝综合网页版拥有没有线供电功用的火警报警

2021-10-13 公司新闻

  ag真人官方正版appOB欧宝综合网页版/葛明,张翔,杨春宇,李金蕾( 西安电子科技大学 微电子学院射频体系芯片研讨组,陕西 西安 710071)

  择要:针对堆栈火警发作的缘故原由中:私拉线路,上班、夜间预警才能低,该作品做了针对性的计划为,拥有没有线供电功用的夜间火警报警体系,白每一天线经由过程无线供电模块为电池充电存储电能,夜间启动低功耗的传感器模块,检测温度以及光照强度,停止对四周情况温度以及光强的监测,并经由过程MCU判定能否超越阈值以启动警示灯停止火警预警。该作品合用于堆栈的夜间防火,因为堆栈属性,未便利布线,也不具有前提搭载其余能源体系,使用该设想时削减了布线本钱,美妙便利,无源形态下的实测有限供电间隔为1.4 m,因为传感器模块功耗极低,备用电池单次充电后的有用事情工夫最少为11个月。

  本设想为拥有没有线供电功用的夜间火警报警体系,白每一天线经由过程无线供电模块为电池充电存储电能,夜间启动低功耗的传感器模块,检测温度以及光照强度,停止对四周情况温度以及光强的监测,并经由过程MCU判定能否超越阈值以启动警示灯停止火警预警。

  体系经由过程领受射频能量,颠末整流、升压、能量存储,将射频能量搜集在电容中。在RF-DC电路中利用L型阻抗婚配收集对电路停止阻抗婚配,颠末整流以及滤波电路,将电荷存储在电容器中。由于此时的电路输出电压较小,以是需求DC-DC升压电路,本文彩用boost(升压)电路对电压停止降低。经由过程射频能量搜集手艺来搜集情况中的能量以此来为他们本身供电,大概实如今没有电池的状况下事情,好比经由过程给小电容充电。情况中射频能量的搜集是经由过程天线以及整流器来完成的。在情况能量较大,间隔较近时,能量获患上的转换服从较高,可是跟着情况能量的减小,间隔的增大,能量获患上的转换服从不竭降落。这些成绩经由过程增加多级的整流电路以及对器件机能参数停止抵偿等办法获患上了开端的改进,但仍需求进一步的研讨改良。

  天线模块部门,为了尝试便利及低落本钱,利用尝试室东西:某品牌射频旌旗灯号发作源发射30 dBi的射频旌旗灯号,利用两块功率为9.2 dBi的天线作为发射天线以及领受天线,在旌旗灯号发作源与无线充电模块之间通报能量。

  无线充电模块对情况中的能量停止获患上,起首要将能量经由过程天线搜集传输到电路中,经由过程RF-DC电路,将射频能量转换为直流能量,而后贮存在一个电容器中。由于此时的直流能量较小,输出电压较低且不不变,以是需求一个DC-DC电路,来对前级电路的输出电压停止升压操纵,以确保输出电压能够一般利用。

  为一个情况射频能量搜集体系的大抵框图,由图1能够看出,一个情况射频能量搜集体系次要是由四部门构成。起首情况中的射频能量被天线领受,天线在输出端发生一个交换旌旗灯号,旌旗灯号颠末整流器停止整流操纵,输出一个直流旌旗灯号,到达RF转DC的目标。天线以及整流器凡是一同构成一个整流天线。DC-DC模块将直流旌旗灯号停止升压操纵。升压转换器的枢纽点在于,在超低的输入电压状况下处于冷启动形态。而且要高效输出一个可用的输出电压。最初,输出的直流能量存储在一个电容器中停止带载操纵。

  如图2所示,为RF-DC的电路构造图。能够看出,射频能量经由过程天线领受后,发生一交换旌旗灯号进入电路,电容C1起到必然的隔直畅通交换的感化。交换旌旗灯号抵达节点N时,当N处的电压的绝对值小于二极管的导通电压时,两个二极管处于停止形态。当节点N处的正电压大于2号二极管的导通电压时,2号二极管导通,1号二极管停止,再输出获患上一个负电压。当抵达节点N的负电压绝对值大于1号二极管的导通电压时,1号二极管导通,2号二极管停止,节点N的负电压抵达输出端。颠末整流收集整流的旌旗灯号颠末C2以及C3构成的滤波收集。大电容C3在较低频次时可以供给很好的通路,在高频时因为寄生电感的存在将没法供给滤波通路。而小电容C2在较低频次时阻抗太大没法供给滤波通路,在高频时能够供给很好的滤波通路。最初将直流能量存储在较大的电容C3中。

  前级RF-DC电路的输出电压较低,没法一般驱动负载,并且输出电压不不变。以是需求后级的升压电路对前级电路输出电压停止电压的降低操纵。本文的升压模块接纳的是boost(升压)电路。如图3所示为DC-DC电路的详细电路构造。

  对被压电路的测试如图所示中,能够看出在必然范畴的内升压结果为放大13倍阁下,但当升压电路的输入电压超越2 V以后,升压结果变差。因为咱们后续模块的事情电压大抵在3 V阁下,因而处在倍压结果比力好的范畴内。

  天线实际中最主要的公式—Friis公式,它将发射功率、天线增益、间隔、波长以及领受功率联络起来。Friis公式是用来计较从发射天线传输到领受天线的功率:

  此中,PTX、PRX别离是发射以及领受功率,别离是发射以及领受天线增益,λ是射频波的波长,r是发射天线以及领受天线间隔。

  要计较最远充电间隔,必需晓患上领受端需求的最小输入功率,参考RF-DC电路,在满意后级最小供电电压1.8 V的前提时,领受功率需求5 dB。尝试利用发射机发射功率 PTX=3 dBm,发射天线 dB,领受天线 MHz,实际计较获患上最远充电间隔为1.87 m。

  颠末PCB的绘制,终极完成能量获患上体系的什物如图6所示。该体系中曾经参加了L型阻抗婚配收集。在频次为920 MHz,输入射频旌旗灯号从30 dB开端顺次降落的状况下,对电路的输出电压停止有线所示。

  在实现了对能量获患上体系的有线,对其无线机能停止测试。留意到无线状况空间中能量衰减,为包管宁静性,射频源及发射天线的输出旌旗灯号功率以及掌握为36 dB,改动天线领受间隔丈量颠末电路后的电压输出值并列表停止比照。已知单片机模块事情所需的最小供电电压为1.8 V,列表查找满意无线充电电压请求的最大间隔。

  关于该设想能够有两种形式停止:经由过程无线充电模块间接为传感模块供电停止事情;也可先为预制的电池组充电,当射频源没法一般事情时启动电池组为传感掌握模块供电。

  预制的电池组模块由两枚3.7 V的蓄电池构成,对无线充电模块发生的电能停止搜集。实践中,MCU动态均匀功耗为20 μA,光照传感器MAX44009动态功耗1 μA。若将总功耗按25 μA计较,在利用该电池组时,单次为电池布满电体系在有源形式能够持续事情11个月。OB欧宝综合网页版

  在该模块中,咱们操纵了主芯片“MSP430G2553”的偏上温度传感器以及外接装备的光照传感器“max44009”停止温度以及光强的检测,同时到达低落功耗的目标。

  起首对各部门停止初始化,包罗:显现屏的初始化、时钟初始化、监控模块的初始化、I/O端口的初始化及温度传感器以及光照传感器的初始化。停止温度传感器以及光照传感器的数据读取以及转化,并经由过程接口授入OLED 屏幕停止显现。同时将数据传入MCU判定能否高于设定阈值,是则点亮LED灯停止预警,不然完毕该次轮回。

  该模块的体系道理图如图8所示:包罗了六个次要部门:电源部门,阈值报警LED部门,OLED 屏幕显现部门,光照传感器部门,MCU最小体系及温度传感器部门及下载、调试接口部门。

  电源部门次要对全部体系前端电池组的输出电压以及输出电流停止稳压以及整流感化,使该模块对前端电路的电压电流不变度的依靠低落,因此该模块的输入电压在 3.3 V~6.5 V之间便可一般事情。阈值报警LED部门,次要感化在温度传感器以及光强传感器的传输数据高于配置的阈值温度或光强时,启动LED常亮,发生预警感化。OLED 屏幕显现部门掌握字符显现、显现温度以及光强数据。光照传感器以及温度传感器对外界温度光强做出反响,读取数据、转换数据并传输数据到MCU。MCU最小体系对传输的数据停止判定并作出应对以及反应。经由过程下载及调试接口对该模块停止代码编写烧录以及运转。

  将各部门模块代码编译实现,经由过程顶层模块停止挪用,并对所设阈值停止断定,如图所示,为了便于演示以及丈量,咱们将阈值设为当温度大于28摄氏度大概光照强度大于1000 Lux时使电路掌握LED灯点亮,以起到警示以及低落功耗的两重目标。

  为便利树模以及丈量检测,前期对电路停止计划规划,将各部门的电路集成到一块PCB上,构成完好不变的传感器模块,并可经由过程预留的接口对阈值停止调理以及变动。实现的终极PCB邦畿以下。

  至此,该作品的解说完毕,今朝照旧存在一些成绩有待处理,好比无线供电间隔不敷长;为低落传感器模块功耗所测数据较少,有待期望增长其余传感数据,比方烟雾传感器等。

  跟着科技的前进与开展,愈来愈多的装备变患上智能化,高效的利用能量获患上手艺代替电池来为传感器供电变患上愈来愈被公家所存眷。按照情况中射频能量的散布特性,设想利用多频段的能量获患上电路能够有用进步电路的输出功率,进步对情况中射频能量的操纵率。同时,能量获患上电路可获患上的最低输入功率也无望会愈来愈小,经由过程对射频整流器机能的提拔,能够有用低落能量获患上电路在充电阶段的功耗,进而使能量获患上电路的最低输入功率进一步减小。期望以后有时机将该作品愈加完美,利用愈加不变,并扩展合用范畴,顺应更多的利用处景。

  [6]王伟印.用于射频能量搜集的集成RF-DC转换器的开辟[D].杭州:浙江大学, 2017.

  葛明(1994-),男,研讨生,次要研讨标的目的:射频电路/体系考证/数字IC电路设想方面进修研讨。