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一种集成RFID电子标签的传感器节点规划
| 发布时间: 2022-09-26 18:53:18 来源:亚博游戏下载 | | 分享到:

  文中针对电磁搅扰和遮挡十分严峻的电池出产车间的杂乱环境,规划一种集成RFID的电池充放电参数收集节点。在每一个电池上放置一个无线节点,能实时获取每个电池在充放电进程的电流、电压、温度数据,完成出产数据主动收集。全进程不需人工干预进行实时监控,一起将充放电进程的数据存储在数据库中,以完成电池售后的质量盯梢和追溯。相关于传统电池充放电办法,收集节点将充放电进程的监控做到了主动化、专家化。

  电池在出厂之前一般都要经过一道充放电工序,对电池的功用进行检测,这关于确保电源供电可靠性具有十分重要的效果。充放电进程需求检测的参数一般包括:充放电电压、充放电电流、电池温度、内阻、荷电情况(SOC)、劣化情况(SOH),以便于处理极扳活性物质凝聚、测验电池功用、避免极板钝化,确保电池质量。依据我国邮电电信总局颁布的《电信电源保护规程》的要求,一切阀控式铅酸(VRLA)蓄电池出厂前都要进行进行2~3次充放电试验,检测和检测各相技能指标。

  本论文规划一种集成RFID电子标签的传感器节点,完成实时数据收集,在收集的电压、电流、温度值之后将数据存储在电子标签中,由上位机上的读卡器实时读取。别的依据电池企业的特别运用布景,电池出产线上安顿大规模、高密布度的RFID标签,有必要规划快速大批量读取的RFID读写器,将RFID技能与无线传感器网络技能进行交融。无线传感器网络一般不关心某一节点的方位,因而对节点一般都不选用大局标识,而RFID技能对节点的标明有着得天独厚的优势,将两者结合一起组成网络能够彼此补偿对方的缺点,网络既能够考虑到每一个电池的充放电进程的电流、电压信息,也能够运用RFID的标识功用轻松的找到每一个电池的详细方位。

  无线传感器网络技能归纳了传感器、嵌入式核算、现代网络及无线通信、分布式信息处理等多范畴技能,是工业操控的前沿技能,运用远景十分宽广。本文规划的节点由集成RFID电子标签的传感器组成,兼有电子标签和传感器的功用。外形规划细巧,只要打火机体积巨细,接在每只电池的两个端子上。充放电机作业时,传感器节点收集数据,并且将数据存储在电子标签中,装置在上位机上的读卡器将收集数据实时读取。无线传感器网络选用自组织协议支撑下的网络拓扑结构,在电磁搅扰和遮挡搅扰都十分严峻的出产车间,体系能够安稳运作,并且信息收集的可靠性也比有线收集提高了一个数量级。

  该智能节点由微操控单元、传感器收集单元、射频收发器、RF天线、内部存储器单元和供电单元6部分组成。集成RFID电子标签的智能节点被放置在电池顶端,接口衔接电池两个极板,传感器收集单元担任收集电池的电流、电压、温度等信息,收集的电量信息暂存在内部存储器中,微处理器在适宜的时分将数据进行处理,由SPI接口将数据发送到电子标签,电子标签中的信息经过射频收发器发送出去,由上位机上的读卡器实时读取。整个节点的硬件结构图如图1所示。

  传感器收集单元:传感器收集单元担任收集电池的电流、电压、温度等电量信息,它包括有电源模块、电压收集模块、电流收集模块和温度收集模块。

  电压收集则需求先对电压进行放大和滤波,然后直接进行AD转化即可由微处理器进行读取和处理。本文选用科海模块KV50A/P,KV50/P的被测电流为额定值10 mA(被测电压经过衔接电阻R得到,V/R=被测电流),输出电流为额定值50 mA,丈量规模为0~15 mA,线 Ω。

  电流收集运用一个霍尔电流传感器芯片,该传感器可将电流转化成与之对应的电压值,电压值再经过一次AD转化,就能够直接被微处理器接纳和贮存。本文选用科海模块KA50A/P。电流收集模块采样电路图如图4所示。

  温度收集模块选用美国Dallas公司出产的DS18B20单总线数字式智能型温度传感器,它具有很高的作业精度和较宽的线性作业规模,它的输出电压与摄氏温度成线性份额,并且不需求外部校准或微调,直接将温度物理量转化为数字信号,并以总线办法传送到操控器进行数据处理。DS18B20关于实测的温度供给了9~12位的数据和报警温度寄存器,测温规模为55~+125℃,其间在10~+85℃的规模内丈量精度为±0.5 ℃。DS18B20的输出电压与摄氏温度呈线 mV此传感器可适用于各种范畴、各种环境的主动化丈量及操控体系,具有微型化、功耗低、功用高、抗搅扰能力强、易配微处理器等长处。此外,每一个DS18B20有仅有的系列号,因而多个DS18B20能够存在于同一条单线温度传感器与主控芯片MSP430衔接图如图5所示。

  RFID射频收发器单元和传感器收集单元集成在一个传感器节点上,兼有电子标签和传感器的功用,传感器收集单元收集电压、电流、温度值,电子标签将数据存储在起来,读写器经过拜访射频收发器单元实时读取标签的信息。什物模拟图如图6所示。

  将射频收发器单元融入网络节点是RFID的发展趋势之一,RFID网络如实时定位系(RTLS)己经十分老练,这表明咱们能够把RFID标签融入传感器节点中,来更好地读取咱们想要的数据信息。电子标签能够像自组织的无线传感器网络节点那样密布地布置。全主动地作业,把数据信息选用多跳的办法发送到sink节点。因为在同一区域内的标签的信息比较相似,所以这些信息能够在每个智能节点中经过简略有用的数据紧缩办法进行紧缩,确保数据流量不至于太大,能耗方面也有优势。图7为节点射频收发器单元作业原理图。

  考虑电池厂高尘、高电磁影响、高酸的环境,以及批量读取等特性和自身的需求,读写器须满意如下要求:读写器网络供电,为Ether net802.3形式A及形式B(支撑100 M线~-60℃;存储温度-40~-85℃;读写器被设置在上位机上,当被检测的电池未到达规则的参数要求时,读写器宣布警报信息,一起情况显现在哪个环节出现问题以及对应的担任人和检测时刻。一起读写器的规划考虑了与企业内部局域网的衔接,能够经过以太网端口或Wifi接口衔接到企业内部网络。详细的硬件结构图如图8所示。

  咱们在电池出产车间进行充放电实地试验,将RFID电子标签的智能节点(图9左),射频收发器(图9右)固定在电池极板上,读写器模块放在操控终端衔接上位机。电池进行充放电循环试验,智能节点不断将充放电进程的数据发送至射频收发器。如图10所示,上位机将实时数据进行计算处理后,可得到电池的充放电实时曲线。

  由图10可见:充放电进程的参数收集能杰出反响电池的充放电进程,即:恒流充电、恒压充电和浮充等阶段。

  本文针对电磁搅扰和遮挡十分严峻的电池出产车间的杂乱环境,规划一种集成RFID电子标签的传感器网络智能节点。在每个电池上安顿一个收集节点,节点由集成了RFID电子标签的传感器组成,兼有电子标签和传感器的功用,在收集的电压、电流、温度值之后将数据存储在电子标签中,由上位机上的读卡器实时读取,一切节点构成一个巨大的无线传感器网络。全进程不需人工干预进行实时监控,一起将充放电进程的数据存储在数据库中,以完成电池售后的质量盯梢和追溯。相关于传统电池充放电办法,收集节点将充放电进程的监控做到了主动化、专家化。