无线传感器网络

关键的外卖

• 如何设计无线网络设备之间的连接。

• 协议最适合特定的应用程序和拓扑。

• 的组件提供的功能的无线传感器网络。

无线传感器网络是世界联系日益紧密的今天的核心

网络随着时间继续生长更健壮。物联网的出现(物联网)在商业和其他领域继续推高需求更多的数据支持设备基础设施的增加速度。

无线传感器网络是仲裁绝大景观的关键设备和通信协议;这个丰富的工程领域包括软件、硬件和网络设计,它的作用在日常生活中继续成长。

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,控制单元从连接传感器收集数据。这种收集数据发送回一个基站或存储在本地。

常见的网络拓扑

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。延长网络的范围超出了控制单元的范围限制,设计师可以选择一个点对点连接。在这种拓扑中,每个传感器接收数据从下游传感器和继电器数据返回上游控制单元或基站。

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。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其中一个下游传感器失败,因为这将剩下的下游传感器断开。

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。

可伸缩性是如何影响网络选择

网络的可扩展性将主要决定于它拓扑结构和通信协议。无线个域网这样的协议在星形网络是有用的,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。较大的数据传输速率允许传输的图像数据在网状网络。短程无线传感器网络的一个优秀的选择是使用蓝牙技术,特别是在汽车或室内工业应用。

为无线传感器网络PCB组件

传感器节点设计一个无线传感器网络将需要包括几个部分:

• 微控制器从传感器收集模拟数据
• 无线收发器/天线模块通信协议
• 电池包或一个小型太阳能模块延长服务时间
• 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。内存模块是非常有用的,因为这允许节点存储测量时它就失去了它与其他网络连接。

多氯联苯的无线传感器网络将混合信号设备。没有一个集成模拟-数字转换器(ADC)传感器输出模拟信号,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。孤立的数字和模拟部分董事会将有必要防止常见的混合信号完整性问题,通常的噪音从高速数字影响的模拟。

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在数据处理板范围以外的设备,有很多模块,用户可以开始构建传感器网络。

当使用半成品收发机和单片机板运行网络,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。

节奏打开网络系统设计能力

伟大的电子设计包和一个丰富的组件库将帮助设计团队设计董事会传感器/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,这些子系统关键会议急剧增加,网络速度、可靠性和吞吐量。从概念阶段设计示意图,布局和生产在最少的时间在不牺牲性能有许多免费设计制造(DFM)特性。

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