物联网无线传感器节点设计

无线传感器节点(WSN)在促进物联网(IoT)发展方面发挥着关键作用。WSN的优点在于，它的功耗极低，尺寸极小，安装简便。对很多物联网的应用而言，譬如安装在室外的应用，WSN可使用太阳能供电。当室内有光，系统就由太阳光供电，同时为微小纽扣电池或超级电容器充电，以在没有光的情况下为系统供电。

在一般情况下，无线传感器节点是以传感器为基础的设备，负责监测温度、湿度或压力等环境。节点从任何类型的传感器收集数据，然后以无线方式传递数据到控制单位，譬如计算机或移动设备，并在此处理、评估数据，并采取行动。理想情况下，节点可以由能量收集机制获得作业电源，成为独立运作的设备。从一般意义上讲，能量收集的过程是捕捉并转换来自光、振动，或热等来源的微量能量为电能的过程。

能量收集系统设计示例

图中显示了能量收集系统的框图。能量是由能量收集系统(如太阳能板)收集，并由电源管理集成电路(PMIC)转换成稳定的能量，再使用低漏、低阻抗的电容器储存。这些能源能供给传感器接口负载(譬如微控制器MCU)，用来无线传输传感器数据。本图中，能量收集系统(EHS)是无线传感器节点。

无线传感器节点系统示例

图中显示了无线传感器节点的框图。在这里，已处理的传感器数据会透过低功耗蓝牙(BLE)以无线方式传输。BLE是用于短距离、低功耗无线应用的标准，应用于通信状态或控制信息。BLE在2.4GHzISM频带及二进制频移键控(GFSK)调制下运作，支持1Mbps的数据速率。

而电源管理芯片(PMIC)是用来稳定能量收集设备所收集的能量，并需要支持其本身的超低功耗的运行。打个比方，赛普拉斯S6AE103APMIC器件的电流消耗低至280nA，启动功率为1.2uW(见图3)。因此，在约100lx的低亮度的环境中，依然可以从紧凑型太阳能面板获得少量的能量。

用于能量收集的S6AE103APMIC器件框图

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