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拉压力传感器网络微型节点的数据采集单元

时间:2021-04-09 点击次数:

拉压力传感器网络微型节点的数据采集单元:

  产品广泛应用于10多种新型和智能化高端领域,工业、机械、医疗、纺织、汽车、交通;

拉力传感器

    整个节点由电池供电,要求数据采集单元中的拉压力传感器体积小、低功耗、外围电路简单,最好采用不需要信号调理电路的拉压力传感器。本设计中选用的传感器都为数字式传感器:

    (1)温度传感器MLX90601:模拟线性输出,PWM输出,SPI可编程接口;精度±0.2℃。

    (2)拉压力传感器MS5534AP:集成了压阻式压力传感器和ADC接口IC,传感器提供了16位的压力参数输出,压力范围 300-1100mbar;另外模块也包含了6个可读的参数,方便实现软件校正及高的精度,可自动断开电源,3线接口则可满足与微处理器的各种通信。

    (3)湿度传感器SHT11:采用CMOSens技术,不仅将温湿度传感器结合在一起,而且还将信号放大器、模/数转换器、校准数据存储器、标 准I2C总线等电路全部集成在一个芯片内;全量程标定,两线数字输出;湿度测量范围为-40_+123.8℃;温度测量精度为±0.4℃。

    (4)光强度传感器TSL2550D:内含两枚光电探测器,一枚感应可见光和红外光,另一枚只感应红外光。两枚光电探测器产生两路信号,传感器 模拟人眼的原理,根据两路信号的强弱判断周围光线的强度,可以直接将光强度转换成数字量。这种器件的压缩扩展型A/D转换器,分辨率为12位,由于采用了 积分转换技术,在测量交流电灯的光线时不会发生抖动,提高了测量稳定性。

    (5)两维数字加速度计ADXL202AE:采用先进的MEMS技术,在同一硅片中刻蚀了一个多晶硅编码微机械传感器,并集成了一套精密的信号 处理电路。信号处理电路把表面微机械传感器产生的模拟信号转换为占空比调制(DCM)数字信号后输出。这种占空比调制信号可以直接送往单片机,使用非常方 便。测温数据采集单元接口电路如图4所示。

    电源管理单元设计

    电能是拉压力传感器网络最珍贵的资源,它决定着传感器网络的寿命。节点的电能一旦耗尽,即宣布其寿命到期并退出网络,由剩下的节点再重新组网。因此节 点的电源管理非常重要。在本设计中采用多路器芯片ADG715BRU在I2C总线的控制下选通所用到的拉压力传感器,没有用到的传感器不带电,以达到在无数据采 集任务时及时关闭电源而节省电能的目的。

    结语

    作者在总结归纳已有研究成果的基础上,详细阐述了基于ATmega128L结合外围传感器和2.4GHz无线收发模块CC2420的无线传感器 网络微型节点,该节点在试验中应用良好,能够采集精度较高的温度、湿度、光线、加速度和大气压力数据,并通过网络畅通地传回给主机,并实现了传感器网络必 须的低功耗。为将来通信结构和具体协议的设计提供了基础。

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