【導讀】隨著物聯網 (IoT) 的不斷延伸，對于無線傳感器節點的需求也在不斷地增長。在IoT網絡中集成了很多不同的傳感器類型：溫度、濕度、壓力和環境光，不勝枚舉。隨著在IoT網絡中增加感測功能的需要不斷增加，傳感器節點的電池使用壽命也變得越來越重要。
比如說，如果要通過安裝無線傳感器節點，把一幢商用建筑變為智能樓宇的話，我們可以想象得到的是，也許需要安裝數千個無線傳感器節點來與不同的設備進行鏈接，如恒溫器、煙霧和火災檢測器，以及諸如此類的設備。由于不可能為每個節點鋪設供電線路，所以必須使用電池來充當電源。然而，為所有這些無線傳感器節點更換數以千計的電池可是一項大工程。
為了降低與電池養護相關的成本，并且減少與之相關的工作量，確保每個無線傳感器節點具有盡可能長的電池使用壽命也就變得很有必要了。大多數常見無線傳感器節點采用占空比的方法來延長電池壽命。在這種運行機制中，節點加電，記錄傳感器的測量值，將數據無線發送至中央集線器或網關，然后自行關閉，或者使用低功耗模式或負載開關來關閉。影響整個系統電池壽命的主要因素是接通狀態持續時間，接通狀態平均電流，關閉狀態持續時間和關閉狀態平均電流。
一個針對濕度和溫度傳感器節點 (TIDA-00374) 的TI Design參考設計演示了一個對無線傳感器節點進行占空比操作的經優化方法。一個納米級功耗系統定時器和超低功率泄露負載開關替代了內部無線微控制器 (MCU) 系統定時器，來控制何時為無線MCU和傳感器節點供電。一個無線MCU讀取具有集成溫度傳感器的濕度傳感器，以搜集環境數據。一旦環境數據被發送，無線MCU通知納米級系統定時器來斷開無線MCU和濕度傳感器的電源。圖1中顯示的是這款TI Design的系統方框圖。
圖1.針對星形網絡的濕度和溫度傳感器節點，可由紐扣電池供電運行10年以上
這個參考設計優化了整個系統電池的使用壽命，其原因是納米級功耗系統定時器和超低泄露負載開關將關閉狀態平均電流減少到數十毫微安培，低于大多數常見MCU關斷模式下的電流值。此外，這個參考設計中使用的無線MCU和濕度傳感器功耗極低，從而將接通狀態下的平均電流減少到5mA以下。由于傳感器測量和無線數據傳送只需大約30ms的時間即可完成，在每分鐘測量一次時，據估算，整個系統電池的使用壽命為10.5年。
隨著IoT網絡越來越普及，這個使用納米級功耗系統定時器的占空比架構使得無線傳感器節點現實可行。隨著系統電池使用壽命比電池本身的保質期都要長，這款TI Design參考設計表現出無線傳感器節點在多種全新應用中的實用性。
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