摘要：無源、無線是構建綠色節(jié)能建筑，實施綠色節(jié)能改造工程的重要技術手段。無源無線樓控系統(tǒng)的使用將大量減少線纜布設、金屬使用、電池更換、污染物排放所帶來的建筑開銷。本設計采用最新的能量收集技術，能夠充分利用日常生活中室內(nèi)的光線能量，實現(xiàn)溫度無線數(shù)據(jù)采集傳輸，配合風機盤管溫控器實現(xiàn)智能建筑室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)的功能。

　　引言

　　現(xiàn)代樓宇自控領域采用樓宇能源管理系統(tǒng)以達到降低建筑能耗的目的，然而建筑的開銷不僅僅局限于水、電、熱等傳統(tǒng)能源的消耗，還包括線纜的鋪設、電池更換等設備維護帶來的開銷，建筑物的大量開銷每年帶來的高額費用是國家、企業(yè)的大包袱。因此綠色節(jié)能建筑工程的改造實施迫在眉睫。

　　無源無線傳感器是無源無線樓控產(chǎn)品的基本構成單元，它的成功運用得益于不斷發(fā)展并成熟的能量收集技術，使我們能夠充分利用日常生活中室內(nèi)的光線能量，人體活動的機械能量等為我們的樓宇自控服務，實現(xiàn)無線控制的目的。產(chǎn)品的使用減少了布線設計、鋪設線纜等工作，使系統(tǒng)安裝的費用也大大降低。

　　總體方案設計

　　要成功地設計完整的獨立型無線傳感器系統(tǒng)，必須滿足如下條件：(1)能夠以最低待機電流工作，從而最大程度地提高能源存儲效率;(2)工作時消耗最低電能;(3)能夠瞬間開啟和關閉;(4)可在工作模式和待機模式的最低占空比下高效工作;(5)具有傳感器連接和測量的模擬功能;(6)能夠在低電壓范圍內(nèi)工作;(7)最低漏電流可最大程度地提高能源收集效率。

　　根據(jù)目標要求，在設計時我們采用MSP430超低功耗型微控制器作為主控芯片[1]，能量收集采用LTC3588-1[2]，把太陽感光板的電能變化存儲作為能源，溫度傳感器采用低功耗的MCP9800[3]，無線傳輸芯片采用CC1100[4]，整個設計在關斷時能量消耗很小，根據(jù)實際情況室內(nèi)溫度變化比較緩慢，把采集溫度數(shù)據(jù)和傳輸分時操作，本設計能夠滿足無源溫度采集和傳輸要求。

　　硬件電路設計

　　能量采集電路

　　LTC3588-1通過從周圍環(huán)境收集環(huán)境光線能量而使遠程傳感器能夠不依靠電池來運作。該器件包含了所有關鍵的電源管理功能：一個低損耗橋式整流器、一個高效率降壓型穩(wěn)壓器、一個負責接通和關斷降壓型轉換器的低偏置UVL0檢測器、以及一個用于在電源可用時喚醒微控制器的PGOOD狀態(tài)信號，LTC3588-1僅利用5個外部組件即可支持高達l00mA的負載。

　　無線傳輸電路

　　CC1100的主要操作參數(shù)和64位傳輸/接收FIFO(先進先出堆棧)可通過SPI接口和MSP430F2274進行連接。工作在433MHz免費ISM頻段免許可證使用。基于FSK的調(diào)制方式，采用高效前向糾錯和信道交織編碼技術，提高了數(shù)據(jù)抗隨機干擾和突發(fā)干擾的能力，在信道誤碼率為10-2時，可得到實際誤碼率10-5~10-6。傳輸距離遠在直線可視情況下，天線放置高度位置>2米，9600bps可靠傳輸距離大于200m(BER=10-3/9600bps);1200bps傳輸距離可達300m(BER=10-3/1200bps)。

　　溫度采集電路

　　MCP9800系列溫度傳感器由一個帶隙型溫度傳感器，一個Σ-Δ模數(shù)轉換器(ADC)，幾個用戶可編程寄存器和一個雙線I2C/SMBus協(xié)議兼容的串行接口組成。工作電流：200μA(典型值)關斷電流：1μA(最大值)，本設計工作在省電的單次(One-shot)溫度測量模式。