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【摘要】因此，對于無線傳感器的自供能特性也隨之被提上了研究日程。在本文中，筆者針對于實際情況，對傳統無線傳感器的優缺點進行細致入微的分析，從而根據無線傳感器的特性，提出了利用振動所產生的能量轉化為電能，以此來為無線傳感器進行供電。同時，本文也對自供能無線傳感器的設計思路進行了詳細的闡釋，經過研究表明能夠全方位的提升傳感器的使用壽命。

【關鍵詞】無線傳感器；驅動；自供能

現階段，隨著技術水平的日益提高，傳感器已經成為了各種尖端儀器設備中所廣泛使用的一種重要的元器件。傳感器具有多功能化、智能化、體積小、信息接收快等特點，具有極強的適應性，能夠充分的與各種設施設備相融合。并且在近幾年來，分布式無線傳感器得到了廣泛的應用，通過大量的使用這種無線傳感器節點所組成的無線傳感器網絡，以其體積小，環境適應力強等特點，受到了相關人士的廣泛關注。與此同時，隨著研究的逐漸深入，傳統傳感器的劣勢也越來越凸顯出來。一般來說，傳統傳感器的供能方式一般采用電池供電，這樣一來就導致了傳統傳感器的整體體積變大，同時使用壽命較短，并且還會存在一定程度上的污染。鑒于這種情況，傳感器的自供能研究就顯得尤為重要。經過研究發現，振動這種能量方式，在各種各樣復雜的環境下都能夠很好的發揮其作用，因此我們可以采用振動驅動的自供能方式，從而替代無線傳感器的電池供電方式，對于傳感器節點的性能來說可謂是一個相當大的提升。

1振動驅動的能量收集裝置淺析

通過振動驅動的自供能無線傳感器，其根本原理就是電磁感應的合理運用。在這個能量收集的過程中，通過振動-電磁能量的收集裝置，根據電磁感應的方式，從而使線圈和永磁體發生一定強度的相對振動，這樣就使線圈中的磁通量發生變化。通過這種反應形式，就能夠產生相應的感應電動勢，振動能便能夠成功的轉化成為電能。圖1直線型振動-電磁能量收集裝置結構示意圖一般來說，我們采用直線型振動-電磁能量收集裝置來完成無線傳感器自供能的能量收集工作，這種裝置的工作機理是通過線圈與永磁體之間的振動位移，從而完成能量的收集工作。具體的結構如圖1所示。從圖中我們可以看出，這種裝置的功能區分可以分為兩部分，第一部分是振動能量轉換系統，第二部分是磁電能量轉換系統。這兩部分系統相輔相成，共同構成了整套的振動-電磁能量收集裝置。其中，振動能量轉換系統的決定因素，是由振動能量的收集效率，以及振子振動的特性所共同決定的。而磁電能量轉換系統的決定因素，是由磁電轉換效率以及電能輸出特性所決定的，這一點需要相關的研究人員著重把握。

2振動驅動自供能無線傳感器節點設計的具體方案

對于振動驅動自供能無線傳感器節點來說，其最重要的作用之一就是能量的采集與轉換，把握住這一點，我們才能夠在后續的設計工作中做到性能與耐用性的統籌兼顧。整個自供能無線傳感器節點，由振動-電磁能量收集裝置、電源管理系統以及控制電路所共同構成。其中振動-電磁能量收集裝置是整個節點的能量供應大閘，可以說它是整個節點電力供應系統的樞紐；電源管理系統的主要作用，就是將能量收集裝置中所輸出的交流信號轉化為直流信號，這樣后續的控制電路與射頻電路便能夠直接使用該能量信號；另外我們還要注意一點，那就是能量收集裝置在工作過程中會受到輸出功率的限制，這樣也就導致了能量收集裝置無法為后續的電路進行實時供電，這樣一來，電源管理系統當中就要安裝電能儲存裝置，從而保障后續電路的工作。而控制電路所要做的就是一個統籌工作，對整個節點的硬件系統進行整體的控制管理，從而確保節點工作的穩定性。在電源管理系統的設計中，我們要著重發揮系統的整流、儲能作用。在電源管理芯片的選擇上，我們可以采用美國linear公司所生產的型號LTC3588芯片。這種芯片的最大優勢，在于其內部能夠集成全波橋式整流電路，該類型電路具有損耗低、控制輸出電壓等優勢。在儲能裝置的選擇上，我們采用超級電容作為儲能裝置.控制電路的設計，可以說是整個設計方案中最為重要，也是要最為小心謹慎的一項設計工作。控制電路所承擔的任務中的重要一項，就是對傳感器內部的數據進行采集和轉換工作。因此這也就造成了控制器需要長時間不間斷的工作。鑒于這種情況，我們在控制芯片的選擇上，一定要選用功耗相對較低的控制芯片，這樣能夠最大限度的保障控制電路的穩定運行。

3總結

無線傳感器的自供電，是隨著技術的發展與完善所必須要去具備的重要特性。本文對振動驅動無線傳感器節點設計進行了重點分析。通過上文的設計方案，能夠使節點在運行過程中能量的損耗降至最低，同時保證了節點運行的穩定性。是一項具有重要實踐意義的研究。作者簡介：葛雯，女，電氣工程及其自動化專業，碩士研究生。

參考文獻

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[2]黃金鑫,張黎,李慶民等.無線傳感器網絡自供能技術分析[C].中國電機工程學會高電壓專業委員會2009年學術年會,2009.

作者:葛雯 單位:西安鐵路職業技術學院