面向采煤机械自供电监测系统的无线终端设计
煤炭是人类赖以生存的主要能源之一,煤矿机械化水平直接影响着煤矿的生产效率和经济效益。而煤矿机械尤其是旋转类机械设备,在工作时极易受到煤、岩石等的巨大冲击,从而导致煤矿机械出现轴承、液压系统及机械系统的故障,其故障通常体现在异常的温度和振动状态变化,所以对煤机在工作时的温度和振动状态进行监测十分必要。而传统的有线测量方法由于线路缠绕以及维护成本等问题无法广泛实施,无线传感器网络(WSN)技术能够有效地解决这一难题。但是在WSN中大量的传感器终端节点都由电池来提供电能,电池不仅占据了整个节点的大部分尺寸和重量,其更换和充...
煤炭是人类赖以生存的主要能源之一,煤矿机械化水平直接影响着煤矿的生产效率和经济效益。而煤矿机械尤其是旋转类机械设备,在工作时极易受到煤、岩石等的巨大冲击,从而导致煤矿机械出现轴承、液压系统及机械系统的故障,其故障通常体现在异常的温度和振动状态变化,所以对煤机在工作时的温度和振动状态进行监测十分必要。而传统的有线测量方法由于线路缠绕以及维护成本等问题无法广泛实施,无线传感器网络(WSN)技术能够有效地解决这一难题。但是在WSN中大量的传感器终端节点都由电池来提供电能,电池不仅占据了整个节点的大部分尺寸和重量,其更换和充电更是成本巨大。因此设计一款具有自供电功能的无线传感器终端设备具有很大的经济价值和实用价值。
  课题以实时监测采煤机械的在线状态为目的,在调研采煤机械在线状态监测系统对技术要求的基础上,完成了监测系统终端样机的设计。其中,核心控制单元采用的是16位超低功耗单片机MSP430F5438;能源管理模块采用LTC3331芯片对收集到的振动能量进行管理,并采用MAX17043芯片对可充电电池的电量进行实时监测;温度监测模块采用了数字式温度传感器DS18B20,在-20℃~80℃范围内测量精度达±0.5℃;振动监测模块使用数字式加速度计ADXL345,最高采样率可达3.2KHz;无线传输模块采用射频芯片CC2530结合PCB天线完成低功耗、近距离的无线信息传输。通过IAR Embedded Workbench平台完成系统软件的编写和调试。最后通过实验验证终端样机运行良好,整体功耗不足52mA,在10米范围内能保证数据的有效传输,实现了低功耗、小体积、便于安装的目标。
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作者: 魏明明
学科专业: 测试计量技术及仪器
授予学位: 硕士
学位授予单位: 中北大学
导师姓名: 郭涛
学位年度: 2016
语 种: chi
分类号: TD421.65 TD76
在线出版日期: 2017年2月28日