[实用新型]一种自供电飞行器无线传感器节点

说明书

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种自供电飞行器无线传感器节点。

背景技术

在传统的结构健康监测系统中，传感器输出信号通过信号线进行传输；但是复杂的布线并不能适应工作环境复杂、体积质量要求高的飞行器环境。

发明内容

本发明目的：提供了一种自供电飞行器无线传感器节点。

本发明的技术方案是：如图5所示，一种自供电飞行器无线传感器节点，包括测量传感器以及热电能量采集器、启动通道、MPPT通道、储能模块、稳压模块、MSP430微控制器、无线发射模块；其特征在于：传感器节点在无温差的情况下处于掉电状态，启动通道给MSP430微控制器上电；MSP430微控制器上电后，发出信号打开MPPT通道关闭启动通道；电能通过MPPT通道进入储能模块并输出至稳压模块；稳压模块将电压调整至3.3V供传感器节点使用；测量传感器采集信号后发送给MSP430微控制器；当储能元件中电能足够时，启动无线发射模块发送数据。

本发明的有益效果：本传感器节点，采用了环境能量采集的方式，实现了一种不需要外部电能输入的无线传感器节点。本传感器节点摆脱了信号线甚至是电源线的束缚，摆脱了传统测试系统复杂的布线要求，降低了传感器节点的空间和质量要求。启动通道可以在MSP430微控制器掉电的情况下，不依靠外界输入启动传感器节点节点。储能模块可以根据外界环境，在保证充电速度的同时提高容量。本传感器节点可用于实时的监测和控制飞行器的工作环境、工作状态，对飞机飞行安全可靠要求发挥重要作用。

附图说明

图1是本自供电飞行器无线传感器节点安装方式示意图；

图2是本自供电飞行器无线传感器节点的启动电路示意图；

图3是本自供电飞行器无线传感器节点的控制电路示意图；

图4是本自供电飞行器无线传感器节点的多级储能电路示意图；

图5是本自供电飞行器无线传感器节点的系统示意图。

具体实施方式

为更好的说明本发明，下面结合附图具体说明。

1、热电能量采集器安装方式

温度梯度在飞行器中广泛存在，但是其来源和分布方式却不尽相同。气动加热产生的高温源一般分布在受空气作用较大的机体结构尖锐部位，如机翼前缘、尾翼前缘、进气道入口等位置。另一种类型的温差由机载设备产生，如机舱内外壁温差、仪表舱内外壁温差、发动机室温差等。

对于气动加热产生的局部高温热源，其产生位置通常不利于热电能量采集器的安装。并且存在温差的环境中通常伴随着振动存在，使用刚体安装容易造成损坏，导热结构应设计弹性区域适应机体结构振动。使用传热软管作为传热结构可以更好的适应飞行器的热源分布结构。将热电能量采集器通过传热基座直接安装在安装表面1上，使用导热软管与安装表面2之间传递热量。在传热软管外加装保温层提高温差能转换效率，安装方式如图1所示。

2、启动通道

启动通道电路图如图2所示。当MSP430微控制器处于掉电状态时，其P4.1管脚处于高阻态；MOS管Q₂的栅极管脚处于低电平，MOS管Q₂截至；此时，输入电压通过电阻R₁使三极管的基极的电位高于0.7V，三极管Q1导通工作于发射极输出工作模式；此时，热电能量采集器通过启动通道向储能模块充电；当MSP430微控制器上电后，输出PWM波打开MPPT通道，随后P4.1管脚输出高电平，MOS管Q₂导通，将三极管Q₁基极电压拉低，使其截至；启动通道关闭，传感器节点进入高效收集状态。

3、MPPT通道

MPPT通道如图3所示，利用Buck-Boost电路工作产生的虚拟阻抗，调整热电能量采集器的输出阻抗，改变热电能量采集器的输出状态，达到最大功率点跟踪的效果。每隔一段时间，改变MSP430微控制器输出的PWM波的占空比，观察热电能量采集器输出功率的变化方向。热电能量采集器的输出有且仅有一个最大功率点，一个微小扰动后，如果输出功率的变化方向与扰动的方向相同，说明当前的工作状态在最大功率点左侧；反之，说明当前的工作状态在最大功率点的右侧。通过不断调节单片机输出PWM波的占空比，观察热电能量采集器的输出功率的变化，直到热电能量采集器工作在最大功率点附近。