基于环境电磁波的无线传感器节点供电设计2

作者：时间：2012-09-10 来源：网络收藏

2 低功耗唤醒功能的电源管理电路

　　为使传感器节点在环境电磁波能量较少的地区也能工作，进一步降低传感器节点的功耗要求，研究了睡眠/唤醒机制，设计了有定时唤醒功能的电源管理电路。电源管理电路控制节点的工作和休眠状态，电源管理电路由储能电容和电压侦测电路构成，如图5所示。

　　其中，储能电容由1 000μF的钽电容构成，电压侦测电路由MCU的AD和MOS管等构成。S1闭合，能量收集系统开始对储能电容充电。S2先打在下方，起限压充电作用。当LED亮时，储能电容两端电压约为3.4 V，此时可把S2打到上方，使节点进入定时唤醒工作状态。

　　然后，当充电电流大于节点的静耗电流时，就可以对电容充电。MCU的AD每隔5 s对储能电容两端的电压进行检测，当电压3 V阈值时，MCU和射频单元(RF)处于休眠状态以降低功耗，当电压达到3 V阈值时，MCU被唤醒，利用它内部的温度感应器件采集温度数据并通过射频单元返回给PC机。在休眠状态下，各部分的静耗电流如表1所示。休眠状态下总静耗电流2μA，这样在满足节点定期工作的同时，又减少了不必要的能源消耗。低功耗射频唤醒无线传感器网络节点比采用传统睡眠/唤醒机制的节点具有更低的功耗。

　　3 实验测试与结果分析

　　3.1 AM电波能量稳定性测试

　　为了评估AM电波能量的稳定性，进行了为期7天的测试。测试中，采用5级倍压，每隔10 min测量一次天线的输出电压。由于中波发射塔全天候工作，且中波主要为地波传播，基本不会受到气候条件的影响。实际测试结果如图6所示，其中周三至周四有一段时间内电压大幅下降，经查是中波发射台每周的停播检修所致。其余时间内，输出电压约为7 V波动，幅值偏差不超过30%，基本按24 h呈现周期性变化。