PCB设计的无线传感器网络
大数据时代和互联网的东西在这里,和什么样的技术被用来收集大量的数据快速、安静?当然,无线传感器网络。这个丰富的工程领域包括软件、硬件和网络设计,它将扮演更重要的角色在我们的日常生活中。
从基础设施监控采集环境测量在广泛的范围内,无线传感器网络是一种新兴的技术的应用领域。设计多氯联苯对传感器本身和集中控制单元遵循许多标准的无线网络的技术。
通信协议和拓扑
无线传感器网络设计的一个重要方面是选择一个合适的通信协议和网络拓扑结构。无线传感器网络通常用一个集中控制单元操作使用星型拓扑结构。网络中所有传感器连接到一个集中控制单元和控制单元连接的传感器收集数据。这种收集数据发送回一个基站或存储在本地。
星型拓扑时只需要一个集中控制单元从整个网络收集数据,整体网络的范围是有限的范围的控制单元。如果您需要扩展您的网络的范围超出了控制单元的范围限制,你可以选择一个点对点的拓扑。在这种拓扑中,每个传感器从下游传感器接收数据,并将数据返回上游控制单元或一个基站。
这两种拓扑结构中的一个关键问题,他们每一个包含点故障,可以降低网络的大多数或全部。在星型拓扑结构,整个网络将会降低如果控制单元离线。点对点的无线传感器网络拓扑结构部分会失败如果下游传感器之一失败,因为这将剩下的下游传感器断开。
一组传感器
一个拓扑需要更复杂的配置和沟通,同时仍然保持整个网络正常运行时间是一个网格拓扑。在这种拓扑中,一个集中控制单元连接到任何附近的传感器和收集数据。其他传感器无法连接到控制单元将连接到其他附近的传感器,类似于点对点拓扑结构。这提供了相同的点对点网络优势虽然传播失败点更多的节点。
网络的可扩展性将主要取决于其拓扑结构和通信协议。像无线个域网协议是有用的在一个星形网络,因为它运行在2.4 GHz 16通道100 m;一个控制单元能够同时协调到64000个节点。缺点是每个通道的数据传输速率较低,而较低(250 Kbps),所以它不是最好的选择,传感器网络需要传输图像数据。
另一个选择是串行外围接口(SPI),也在2.4 GHz高达2 Mbps的波特率。该协议允许连接控制单元和125个传感器节点之间100米范围。更大的数据传送速率允许传输的图像数据在网状网络。一个优秀的选择较短的无线传感器网络是使用范围蓝牙,尤其是在汽车或室内工业应用。
为无线传感器网络需要PCB组件
如果你正在设计一个传感器节点在无线传感器网络中使用,它将需要包含许多组件:
- 微控制器从传感器收集模拟数据
- 无线收发器/天线模块的通信协议
- 电池包或一个小型太阳能模块如果你想延长寿命
- 传感器或传感器阵列
- 一个内存模块
维持正常运行时间需要直流电源或电池。太阳能模块定期充电电池是非常有用的,虽然这增加模块的大小。内存模块非常有用,因为这允许节点存储测量时它与其他网络失去连接。
你的无线传感器网络将成为PCB混合信号设备。没有一个集成的模拟-数字转换器(ADC)传感器输出模拟信号的单片机,单片机将需要发送数字数据收发器的调制。然后该调制数字数据作为模拟信号发送到天线模块。您将需要隔离的数字和模拟部分董事会为了防止常见的混合信号完整性问题。
双红外传感器可以通过一些传感器网络工作的困难
如果设计集成收发器模块数据处理板不是你杯茶,有很多模块可以使用开始建立传感器网络。例如,NRF24L01 Arduino收发机板提供了无线通信和直接连接到其他Arduino单片机板。这些板通过SPI通信与多达100范围和低功耗。它们也可以被放置在待机模式不使用时节省电池。
如果你使用预制收发机和单片机上运行您的网络中使用的传感器模块将数据直接发送到单片机,然后发送数据上游向控制单元。然后单片机板可以被编程来实现和管理所需的拓扑网络。
一个伟大的电子产品设计方案与一个广泛的组件库将帮助你设计你自己的董事会传感器/收发器模块,控制单元,或完全集成模块在无线传感器网络中使用。你可以把你的设计从概念阶段到原理图、布局和生产正确的包装的设计工具。
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