在电池供电的无线传感节点中,最大的能源消耗通常是射频发射机。收发器在激活、等待甚至休眠模式下都应该具有极低的功率。传输周期各个部分的一秒电流消耗快照显示,7.5 ms接收或发射部分的电流消耗为15 mA,而处于睡眠模式的无线电为700 nA,占33-nAh (392-μJ)总能量消耗的90%以上。这只是最小化传输或接收传感器数据的电流的一个例子。
最大限度地延长睡眠时间对于传感器节点的其他部分也很重要。由于可用能量必须为系统的所有部分供电,而能量预算是有限的,因此还需要考虑无线节点中传感器或传感器的功耗。虽然低功耗越来越重要,但对于许多传感器来说,低功耗并不总是一个关键参数。一个有趣的例子是电阻式传感器,它通常在模拟测量中吸收大量的电流。
通常,用于压力、力和重量测量等应用的惠斯通电桥将有350Ω应变计,但这可以增加到1k -Ω或更多,以减少当前拉力。如果电桥没有关闭,一个1k -Ω电桥在施加3V电压时,会连续产生3ma电流。如果电桥接通进行读数,然后关闭,它仍然可以有相对较长时间的电流,以稳定读数。
一种替代技术使用时间数字转换器(TDC)代替模拟测量。通过将电桥上的电阻与电容结合在一起,只给应变片通电约100 μS,就可以在时域内进行测量。这种方法节省了电力,并最大限度地减少了自热效应。解决最小化功耗的其他方法可能允许使用传感技术,否则将被认为是不可接受的无线传感器应用。
如果功耗是一个主要问题,那么在为特定传感器节点寻找最低功耗传感器之前,不同传感器类型的通用功耗应该是一个起点。表1显示了一些流行的传感应用程序的现成值。
表1。不同类型传感器的功耗。
传感器类型功耗
气体传感器500mW-800mW
图像传感器150mW
加速度传感器3mW
温度传感器0.5mW-5mW
许多MEMS传感器采用电容式传感,功耗最小。然而,对于Always On应用,例如健身追踪器、可穿戴设备和其他需要极低功耗的产品,传感器设计师正在为用户提供更低功耗的产品。虽然数字电容式压力传感器在转换过程中可以产生超过1毫安的电压,但在1.5至3.6 V的电源电压范围内,一些传感器可以产生电压<0.1 μ A待机。根据过采样速率(OSR),电源电流和ADC转换时间可以分别增加25倍或更多,因此应使用最小速率。
参考文献
了下:传感器提示
