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电子设计 2019-03-12 08:14 次阅读

“物联网”(IoT)的精确定义各不相同。有些人认为它是现有机器对机器(M2M)市场的合理扩展,可通过互联网实现远程控制和监控。有些人认为该术语包含M2M及更多内容,涵盖了更广泛的网络对象概念,无论是通过互联网还是封闭网络进行通信。然而,随着定义的发展,预计物联网概念将扩大数百万甚至数十亿嵌入式设备和传感器的连接。

物联网预计将刺激远程监控市场的增长,如环境监测,智能城市的交通监控,从工厂到农场的结构传感和工业监测。越来越先进的技术使我们能够轻松便宜地安装新的或增强现有的无线传感器节点,增加了传感器,RF设备和一些智能。

物联网的许多终端节点将是以前未连接的对象,现在能够在常规(可能不经常)的基础上提供少量数据。通过互联网改进对这种更频繁,多样化和众多的传感器数据的访问,将提供对系统和网络状态的更好洞察,改善决策,从而改善我们的生活和节约资源。

超低功耗操作在许多这些远程监控类型的传感器节点中至关重要,特别是随着更多智能和网络功能的增加。这些节点需要免维护,并且可以长时间连续,准确,可靠地运行。许多人将不得不依赖能量收集和/或长寿命电池来供电。它们还需要能够在数据传输之间切换到超低功耗或休眠状态。

极低功耗但更智能的微控制器正在不断发展,以便与网络无线电通信设备一起满足这些要求。电源管理电路是第三个必不可少的元素。请参见下面的图1.

依靠物联网节点实现电源管理设备的超低功耗性能

图1:IoT无线传感器节点依赖于收集的能量,通常需要微控制器,电源转换,电源管理和通信设备,所有这些都在极低的条件下运行功率水平(由德州仪器公司提供)。本文将回顾为物联网节点设计的最先进的智能,超低功耗设备,为了便于说明,参考最新的互补范围。德州仪器。其中包括MSP430F52xx系列微控制器,TPS62740降压转换器,bq25504/5升压充电器和CC2541蓝牙收发器。

超低功耗

许多微控制器制造商在他们的产品组合中都有超低功耗器件,具有极低功耗的休眠状态,能够以非常小的能量运行,以纳安为单位。 ARM内核出现在许多供应商的设备中,包括飞思卡尔半导体,意法半导体和德州仪器。其他极低功耗器件供应商包括Atmel,赛普拉斯半导体,Microchip技术,Silicon Labs和瑞萨。

同样,超低功耗无线电设计随时可用,能够通过网络传输传感器数据,以及根据应用,它可以从纽扣电池,超级电容器或可充电电池充电十年或更长时间。此类设备的制造商包括:Analog Devices,Atmel,Nordic,STMicroelectronics和Texas Instruments。

管理这些微量能源以确保传感器节点随时间的可靠,免维护运行需要能够获取和增强的复杂设备或将微瓦的功率转换为毫瓦。设备本身必须是低功率的。该市场的主要参与者包括ADI公司,Maxim Integrated Products公司,凌力尔特公司,意法半导体公司和德州仪器公司。

微控制器

让我们采用德州仪器MSP430系列超低功耗16位微控制器,其中包括变体具有选定的功能和外围设备。该器件架构旨在优化便携式应用中的电池寿命,无论是远程无线传感器节点还是智能手机。

MSP430F5249具有四个16位定时器,一个高性能10位ADC,两个通用串行通信接口,硬件乘法器,DMA,比较器和具有报警功能的实时时钟模块。所有时钟有效的功耗在8 MHz,3 V(闪存)或150μA/MHz(ram)时为2990μA/MHz。待机模式为1.4μA或1.9μA,唤醒时间为3.5μs。关闭模式,在3 V时具有完整的RAM保持为1.1μA,在3 V时的关断模式仅为0.18μA。

MSP430F5239变体提供相同的功能,无需ADC。这些器件集成了128 KB闪存,非常适合需要更大存储器的工业应用,如模拟和数字传感器系统,非常适合远程或危险区域的无线传感器节点。

互联网连接

TI提供一系列无线网络处理器模块,专门用于实现互联网连接,同时为MCU提供最小的软件和内存开销。 CC3000模块是一个完整的平台解决方案,可减少组件数量并简化认证。它附带软件驱动程序,示例应用程序和完整文档,并支持IEEE 802.11b/g。有关使用CC3000和MSP430微控制器设计基本Wi-Fi应用程序的分步指南,德州仪器(TI)网站。 1 设计人员可以使用德州仪器维基站点上的MSP-EXP430G2 Launchpad开发板包找到CC3300基本Wi-Fi示例应用程序。 2

该开发套件提供两个16 MHz MSP430微控制器,用于编程和调试的板载仿真,用于无线连接的附加模块的按钮,LED和插座等。最近发布的LaunchPad评估套件用户指南 3 也可用。

依靠物联网节点实现电源管理设备的超低功耗性能

图2:德州仪器的MSP430G2 Launchpad评估板使用CC3000无线网络处理器电源管理

“超低功耗”的定义随着技术的发展而演变,并且由于存在许多低功耗状态,因此比较器件可能会非常棘手。衡量电源低功率效率的一个有用指标是其静态电流(IQ)。请参阅这篇内容丰富的白皮书,IQ:它是什么,它不是什么,以及如何使用它。 4

为了将收获的能量转换为可用功率,无线传感器节点需要功率管理设备,如降压或降压转换器。 TI推出了TPS62740,旨在为微控制器(如MSP430)和通信设备(如CC3000(Wi-Fi)和CC2541(蓝牙))供电。该降压转换器的目标是300 mA输出电流设计,在有效工作期间仅提供360 nA的静态电流,在待机模式下提供70 nA的静态电流。效率优于90%,低至10μA。这款微型设备采用可充电锂离子电池供电。输出电压可通过四个VSEL引脚选择,范围为1.8至3.3 V,步长为100 mV。

为帮助设计人员评估该器件并测试其操作和功能,TPS62740EVM-186评估板随用户提供指南。该指南介绍了如何设置效率测量,避免常见错误。

对于较低电流设计,TPS6273针对50 mA输出电流电路,在有效工作期间提供370 nA静态电流,在睡眠模式下提供15 nA静态电流,在低于15μA的输出电流下仍能实现90%的效率。

Boost充电器

一种用于从低压输出采集器(如热电发电机或压电设备)提取电力的常用设备,是一种增压充电器集成DC/DC降压转换器。 TI的产品系列包括三款专门针对纳米功率应用的产品,如无电池无线传感器节点。升压转换器还支持各种储能元件,如可充电电池,超级电容器或传统电容器bq25504可以在VIN低至330 mV的情况下启动,然后可以继续将能量降至80 mV。静态电流为330 nA。该器件实现了可编程最大功率点跟踪(MPPT)采样网络,以优化功率到器件的传输。或者,MCU可以提供外部参考电压以产生更复杂的MPPT算法。关于其工作原理的更详细解释可以在之前发布的TechZone文章中找到。 5

评估板bq25504EVM-674,演示了具有电池管理功能的超低功耗升压转换器 - 采用应用,与大多数MCU和3 V纽扣电池兼容。

bq25505升压充电器,具有325 nA的有源静态电流,增加了一个自主电源多路复用器栅极驱动器,可确保在系统需要时提供恒定功率即使没有来自收割机的能量,也要进行操作。可以多路复用两个存储元件,以便为系统负载提供单个轨道。该器件非常适用于可在某些时间利用清除能量的应用,从而延长电池的使用寿命。最后,bq25570增加了降压输出调节,以确保系统提供外部可编程稳压电源。有源静态电流为488 nA,效率优于90%,低至10μA。此外,还有独立的使能信号,允许应用程序控制何时运行稳压输出,或将器件置于超低静态电流睡眠状态,降至5 nA。

结论

大部分内容物联网运动的大规模增长预测将来自各种远程监控应用中智能无线传感器节点的激增。这些节点可能完全或部分依赖能量收集来为超低功率设备提供燃料,这些设备提供所需的智能(MCU),通信(RF网络处理器)和电源管理(增强器和转换器)。

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5G时代:除了智能手机外,运营商瞄准了更赚钱的物联网

泛在电力物联网中是什么东西?如何实现

随着宽带载波技术的推进,电力线传输信号的能力已经大有进步,比起窄带载波技术传输信号的不稳定性有很大提....
发表于 04-18 08:00 12次 阅读
泛在电力物联网中是什么东西?如何实现

BL612数字智能热释电红外传感器的数据手册免费下载

BL612是将数字智能控制电路与人体探测敏感元都集成在电磁屏蔽罩内的热释电红外传感器。人体探测敏感元....
发表于 04-18 08:00 14次 阅读
BL612数字智能热释电红外传感器的数据手册免费下载

空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

空调温度传感器为负温度系数热敏电阻,简称NTC,其阻值随温度升高而降低,随温度降低而增大。25℃时的....
发表于 04-18 08:00 18次 阅读
空调温度传感器NTC的工作原理和使用存在的故障等资料说明

ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

近年来,由于无线接入技术的需求日益增大,无线通信和无线网络均呈现出指数增加的趋势。这有力的推动力无线....
发表于 04-18 08:00 30次 阅读
ZigBee简介和学习方法的详细资料说明

如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

多点温度采集有利于分析整个设备或系统的温度,改善被控温度的技术指 标,提高产品的质量和数量,因而,....
发表于 04-18 08:00 21次 阅读
如何使用CC2530单片机进行多点温度采集系统的设计实验说明

H3LIS331DL开启时间是?

大家好, 我一直在研究H3LIS331DL传感器。我遗漏了H3LIS331DL数据表中的一个澄清。 在数据表H3LIS331DL的第...
发表于 04-18 06:20 32次 阅读
H3LIS331DL开启时间是?

请问怎么进行电荷放大电路的设计?

我采用压电传感器,测量频率为10hz-1000hz的机械振动 不知道是否正确,如何理解这个设计电路呢 ,还有电阻电容如何取值 ...
发表于 04-18 02:10 11次 阅读
请问怎么进行电荷放大电路的设计?

6050的加速度传感器数据异常

   如图,静止放在桌面上,陀螺仪的数据挺正常的,但是为什么加速计的数据在静止情况下也变这样呢。 用的是匿名上位机...
发表于 04-18 00:27 12次 阅读
6050的加速度传感器数据异常

可实现周围环境温度实时调控的空调系统设计

如图1所示,空调系统为了实现对周围环境温度的实时调控,需要实时对周围环境温度进行检测。为了解决这个问题,温度传感IC便成了...
发表于 04-17 21:14 18次 阅读
可实现周围环境温度实时调控的空调系统设计

Silicon Labs最广泛的无线连接解决方案产品阵容

无论您希望为单个设备(工业设备)添加连接,无论是综合性的应用系统,还是整个城市,我们都有和是的无线协....
的头像 SiliconLabs 发表于 04-17 18:17 870次 阅读
Silicon Labs最广泛的无线连接解决方案产品阵容

Maxim宣布推出超小尺寸MAX20049电源管理IC

双buck转换器和低噪声LDO支持4V-17V宽输入电压范围以及8V-10V的同轴电缆供电(POC)....
的头像 美信半导体 发表于 04-17 18:13 899次 阅读
Maxim宣布推出超小尺寸MAX20049电源管理IC

MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

随着工业4.0系统的智能化程度越来越高,传感器和执行器必须不断减小尺寸、提升可靠性、降低功耗,以更轻....
的头像 美信半导体 发表于 04-17 18:11 744次 阅读
MAX22513方案尺寸缩小3倍、功耗降低4倍,是工业4.0应用的理想选择

华大电子发布物联网表计数据安全芯方案,助力表计产业升级

进入到物联网时代,物联网技术解决了智慧化、数字化和信息化的问题,但是同时面临着网络和信息安全带来的重....
的头像 华大半导体有限公司 发表于 04-17 17:57 981次 阅读
华大电子发布物联网表计数据安全芯方案,助力表计产业升级

US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载

本文档的主要内容详细介绍的设计US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载。
发表于 04-17 17:28 28次 阅读
US-100超声波传感器的电气参数和进行测距的代码免费下载

为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

无人机最令人沮丧的地方就是他们的飞行时间太有限了!在过去几年中,虽然电池技术有了很大的改进,但对无人....
的头像 无人机网 发表于 04-17 17:16 297次 阅读
为无人机装上“鹰爪”,通过机载的传感器自动寻找和着陆在休息地点

孙正义的先见之明,横跨300年的愿景

他们在土耳其里维埃拉马尔马里斯港码头的海鲜餐厅The Pineapple见了面。孙正义提前包下了整个....
的头像 芯智讯 发表于 04-17 17:05 524次 阅读
孙正义的先见之明,横跨300年的愿景

请问一下各位大虾,51单片机怎么连接红外测距传感器

1. 我有一片51单片机板子, 想要购买一个红外探测传感器, 用于制作测距测试。 只要有人经过,单片机就动作(蜂鸣器响或 led 灯...
发表于 04-17 16:46 146次 阅读
请问一下各位大虾,51单片机怎么连接红外测距传感器

村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

网络基础设施的普及使IoT不断发展,各种物物得以衔接。诸如桥梁、高架公路、隧道等已陈旧的基础设施的维....
的头像 村田中文技术社区 发表于 04-17 16:43 880次 阅读
村田推出支持CAT.M1/NB-IoT的超小等级的LPWA模块

M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

FLIR M200装载了FLIR最新的Boson™ 高性能热像仪核心,它具有一个集成的多核视频处理器....
发表于 04-17 16:24 55次 阅读
M系列多传感器红外热像系统助力消防救援解决方案

一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

此前有媒体批评波音MCAS软件设计过于简单,存在单传感器缺陷,并把锅甩给印度软件外包公司。小编当时对....
的头像 联动原素 发表于 04-17 16:13 211次 阅读
一个嵌入式软件工程师的角度如何看波音737MAX8坠机事件

中科院博士的创业独白:做物联网要耐着性子当一头埋头干活的牛

那是2014年,当时正值国内跨境电商的风口期,所以我的第一个创业项目是母婴用品的跨境电商平台。我们的....
的头像 联动原素 发表于 04-17 16:10 470次 阅读
中科院博士的创业独白:做物联网要耐着性子当一头埋头干活的牛

霍尔元件其工作原理, 产品特性及其典型应用

这种现象的产生,是因为通电半导体片中的载流子在磁场产生的洛仑兹力的作用下,分别向片子横向两侧偏转和积....
的头像 EDA365 发表于 04-17 16:07 242次 阅读
霍尔元件其工作原理, 产品特性及其典型应用

物联网技术拥有巨大的潜力将会是下一次工业革命

根据IoT Analytics公司的一项研究显示,欧洲在物联网智慧城市项目中名列前茅,并占据了全球5....
发表于 04-17 16:04 141次 阅读
物联网技术拥有巨大的潜力将会是下一次工业革命

5G将如何推动物联网项目的发展

Gartner的数据显示,目前已有三分之二的企业计划在2020年前部署5G。这家市场研究公司报告称,....
发表于 04-17 16:00 160次 阅读
5G将如何推动物联网项目的发展

技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇

传感器、加速计算、存储以及物联网、人工智能和工业4.0等等话题是当下半导体产业的关注焦点。日前,在第....
的头像 坚白 发表于 04-17 15:57 1590次 阅读
技术驱动应用落地 六位大咖热议行业新机遇

物联网在农业中的应用有哪些

粮食需求增长:随着全球人口的增加和质量需求的提升,粮食需求也跟着水涨船高。 专家人数减少:盈利....
发表于 04-17 15:54 125次 阅读
物联网在农业中的应用有哪些

小身材大用途!浅谈物联网时代的电力线故障指示器

进入物联网时代,再也不用像过去那样费时费力,有了电力线故障指示器的帮助,大大减少了用户停电时间。
的头像 安富利 发表于 04-17 15:40 274次 阅读
小身材大用途!浅谈物联网时代的电力线故障指示器

EFM32 Gecko平台助力 Notion打造第三代 IoT传感器

近来,我们有幸与Notion公司联合创始人兼首席技术长Ryan Margoles先生讨论其基于Sil....
的头像 SiliconLabs 发表于 04-17 15:31 239次 阅读
EFM32 Gecko平台助力 Notion打造第三代 IoT传感器

推动全业务泛在电力物联网建设,扩大电力无线专网试点及业务应用

随着时代的发展,电力行业对电力无线专网的需求日益增加,电力行业呈现出业务需求爆发增长、公网安全性有待....
的头像 北极星智能电网在线 发表于 04-17 15:23 226次 阅读
推动全业务泛在电力物联网建设,扩大电力无线专网试点及业务应用

联盛德微电子与睿赛德科技达成战略合作,共同发力无线物联网市场

国内知名物联网无线通讯芯片公司联盛德微电子与领先物联网操作系统厂商睿赛德科技在近期达成战略合作,联盛....
的头像 RTThread物联网操作系统 发表于 04-17 15:18 205次 阅读
联盛德微电子与睿赛德科技达成战略合作,共同发力无线物联网市场

基于FPGA的控制和运算电路的设计

液体密度是许多工业中的重要参数,它可以直接参与生产过程中的控制和决策,因此对液体密度进行快速而准确的....
发表于 04-17 15:09 54次 阅读
基于FPGA的控制和运算电路的设计

快讯:机器人巨头库卡将裁员350人,浙江首个菜鸟未来园区在嘉兴启动

菜鸟在浙江省内的首个未来园区近日在嘉兴完成升级启用,该园区商品以电器、快消品为主,同时引入了机械臂作....
的头像 机器人大讲堂 发表于 04-17 15:00 387次 阅读
快讯:机器人巨头库卡将裁员350人,浙江首个菜鸟未来园区在嘉兴启动

快讯:哈工大团队研制出可用于癌症诊断治疗的磁性微游动机器人

据报道,近日,工信部部长苗圩在博鳌亚洲论坛“5G:物联网的成就者”分论坛上表示,将根据终端成熟情况,....
的头像 机器人大讲堂 发表于 04-17 14:49 498次 阅读
快讯:哈工大团队研制出可用于癌症诊断治疗的磁性微游动机器人

如何在LIS3MDL磁力计传感器中禁用DRDY和INT输出

你好, 如何在LIS3MDL磁力计传感器中禁用DRDY和INT输出。 #lis3mdl 以上来自于谷歌翻译 以下为原文 ...
发表于 04-17 14:17 17次 阅读
如何在LIS3MDL磁力计传感器中禁用DRDY和INT输出

2019香港电子展 炬芯直入AIoT布局

人工智能已经不是什么新鲜词汇,单靠简单的黑科技和炫酷外观是无非吸引买家眼球的,更重要的是产品的智能化....
发表于 04-17 10:56 60次 阅读
2019香港电子展 炬芯直入AIoT布局

为什么区块链技术也称为分布式分类帐技术

以自动化汽车 (例如:自动驾驶汽车) 为例。智能汽车的数据是来自于汽车内部,以及安置在道路沿线各个角....
发表于 04-17 10:53 69次 阅读
为什么区块链技术也称为分布式分类帐技术

研究机构PrivCo梳理出了该领域值得关注的19家初创公司

纵观2018年,从硬件到软件,从自动驾驶配送服务到自动驾驶卡车运输,众多自动驾驶初创公司正在为我们勾....
的头像 人工智能学家 发表于 04-17 10:41 348次 阅读
研究机构PrivCo梳理出了该领域值得关注的19家初创公司

带有霍尔传感器的小型BLDC电机设置FOC不成功

你好 我正在尝试使用带霍尔传感器的小型BLDC电机设置ST FOC库。我正在使用评估板STEVAL-IFN003V1。我...
发表于 04-17 10:09 13次 阅读
带有霍尔传感器的小型BLDC电机设置FOC不成功

振动传感器SW-420编程可以实现振动时报警器报警一小段时间吗

当感受到一下振动时,报警器报警一小段时间;当剧烈振动或一直振动时,报警器一直报警。改如何编程?振动传感器SW420可以实现这...
发表于 04-17 07:24 144次 阅读
振动传感器SW-420编程可以实现振动时报警器报警一小段时间吗

BM1383AGLV/BM1386GLV压阻式压力传感器

罗姆是一家半导体和电子零部件的企业,始终坚持“品质第一”的企业宗旨,提供了种类齐全、型号各异的MEMS传感器,是工程师进行...
发表于 04-17 06:20 38次 阅读
BM1383AGLV/BM1386GLV压阻式压力传感器

新型聚合物热电材料,制造超灵敏、柔性热传感器

据报道,瑞典林雪平大学(Linkoping University)有机电子实验室的科学家开发出了一种....
的头像 MEMS 发表于 04-16 18:09 717次 阅读
新型聚合物热电材料,制造超灵敏、柔性热传感器

智能楼宇的全球市场规模将在2022年增长至317.5亿美元

随着人们逐渐希望在自己的家居、汽车和工作场所享受到智能技术带来的便利,物业管理公司和建筑物的规划师们....
的头像 Molex连接器 发表于 04-16 17:31 257次 阅读
智能楼宇的全球市场规模将在2022年增长至317.5亿美元

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