Recent advancement in wireless communications and electronics has enabled the development of low power sensor network. Wireless sensor network are often used in remote monitoring control applications, health care, security and environmental monitoring. Wireless sensor networks are an emerging technology consisting of small, low-power, and low-cost devices that integrate limited computation, sensing, and radio communication capabilities. Sensor network platform for health care has been designed, fabricated and tested. This system consists of an embedded micro-controller, Radio Frequency (RF) transceiver, power management, I/O expansion, and serial communication (RS-232). The hardware platform uses Atmel ATmega128L 8-bit ultra low power RISC processor with 128KB flash memory as the program memory and 4KB SRAM as the data memory. The radio transceiver (Chipcon CC1000) operates in the ISM band at 433MHz or 916MHz with a maximum data rate of 76.8kbps. Also, the indoor radio range is approximately 20-30m. When many sensors have to communicate with the controller, standard communication interfaces such as Serial Peripheral Interface (SPI) or Integrated Circuit ($I^{2}C$) allow sharing a single communication bus. With its low power, the smallest and low cost design, the wireless sensor network system and wireless sensing electronics to collect health-related information of human vitality and main physiological parameters (ECG, Temperature, Perspiration, Blood Pressure and some more vitality parameters, etc.)
In this paper, using a new low-power consumption method for ZigBee device, which consume low-power using an output power control algorithm through RSSI monitoring as interlocking wireless network using ZigBee which has advantages of a low-power consumption, a low-cost, a compatibility and a draft international standardization enacted by IEEE and ZigBee Alliance, with wired network using built coaxial cable to overcome the disadvantage of the existing wireless sensor network, is proposed. Effectiveness of the output power control algorithm through RSSI monitoring has been verified by experimentation for more optimized low-power consumption.
Wireless power transfer (WPT) is the technology that forces the power to transmit electromagnetic field to an electrical load through an air gap without interconnecting wires. This technology is widely used for the applications from low power smartphone to high power electric railroad. In this paper, the model of wireless power transfer circuit for the low power system is designed for a resonant frequency of 13.45 MHz. Also, a feedback WPT circuit to improve the power transfer efficiency is proposed and shown better performance than the original open WPT circuit, and the methodology for power efficiency improvement is studied as the coupling coefficient increases above 0.01, at which the split frequency is made.
Next generation wireless receivers demand low computational complexity algorithms with high computing power in order to perform fast signal detections and error estimations. Several signal detection and estimation algorithms have been proposed for next generation wireless receivers which are primarily designed to provide reasonable performance in terms of signal to noise ratio (SNR) and bit error rate (BER). However, none of them have been chosen for direct implementation as they offer high computational complexity with relatively lower computing power. This paper presents a low-complexity power-efficient algorithm that improves the computing power and provides relatively faster signal detection for next generation wireless multiuser receivers. Measurement results of the proposed algorithm are provided and the overall system performance is indicated by BER and the computational complexity. Finally, in order to verify the low-complexity of the proposed algorithm we also present a formal mathematical proof.
Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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2009.10a
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pp.963-965
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2009
For the low power wireless installations, limited frequency resources are divided by use for their effective use and are assigned. Moreover, output strength is limited according to the frequency used in order to protect other wireless stations from interference caused by radio waves emitted from the low power wireless installations. For receivers, unwanted spurious emission is regulated, and regulations in Korea define that additional spurious emission for receivers in the low power wireless installations under 1GHz should be -54dBm, but no regulations have been established yet for low power wireless installations over 1GHz. It is presently required to set domestic standards for devices over 1GHz on account of the expansion of the communication market and its service.
The energy constraint is still a common issue for the practical application of wireless sensors, since they are usually powered by batteries which limit their lifetime. In this paper, a practical compound energy efficiency strategy is proposed and realized in the implementation of a real time wireless sensor platform. The platform is intended for wireless structural monitoring applications and consists of three parts, wireless sensing unit, base station and data acquisition and configuration software running in a computer within the Matlab environment. The high energy efficiency of the wireless sensor platform is achieved by a proposed adaptive radio transmission power control algorithm, and some straightforward methods, including adopting low power ICs and high efficient power management circuits, low duty cycle radio polling and switching off radio between two adjacent data packets' transmission. The adaptive transmission power control algorithm is based on the statistical average of the path loss estimations using a moving average filter. The algorithm is implemented in the wireless node and relies on the received signal strength feedback piggybacked in the ACK packet from the base station node to estimate the path loss. Therefore, it does not need any control packet overheads. Several experiments are carried out to investigate the link quality of radio channels, validate and evaluate the proposed adaptive transmission power control algorithm, including static and dynamic experiments.
In this paper, a low cost, low power but multifunctional wireless sensor node is presented for the impedance-based SHM using piezoelectric sensors. Firstly, a miniaturized impedance measuring chip device is utilized for low cost and low power structural excitation/sensing. Then, structural damage detection/sensor self-diagnosis algorithms are embedded on the on-board microcontroller. This sensor node uses the power harvested from the solar energy to measure and analyze the impedance data. Simultaneously it monitors temperature on the structure near the piezoelectric sensor and battery power consumption. The wireless sensor node is based on the TinyOS platform for operation, and users can take MATLAB$^{(R)}$ interface for the control of the sensor node through serial communication. In order to validate the performance of this multifunctional wireless impedance sensor node, a series of experimental studies have been carried out for detecting loose bolts and crack damages on lab-scale steel structural members as well as on real steel bridge and building structures. It has been found that the proposed sensor nodes can be effectively used for local wireless health monitoring of structural components and for constructing a low-cost and multifunctional SHM system as "place and forget" wireless sensors.
Wireless power transfer (WPT) is the technology that enables the power to transmit electromagnetic field to an electrical load without the use of wires. There are two kinds of magnetic resonant coupling and inductive coupling ways transmitting from the source to the output load. Compared with microwave method for energy transfer over a long distance, the magnetic resonance method has the advantages of reducing the barrier of electromagnetic wave and enhancing the efficiency of power transmission. In this paper, the wireless power transfer circuit having a resonant frequency of 13.45 MHz for the low power system is studied, and the hardware implementation is accomplished to measure the power transmission efficiency for the distance between the transmitter and the receiver.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.6
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pp.542-545
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2016
This work proposes a capacitive coupling-based wireless battery charging circuit that is built with vehicle glasses for electric vehicles. A capacitive coupling wireless power transfer offers many advantages, such as low metal impact and low energy transfer efficiency changes in accordance with changes in position. However, a large coupling capacitor is needed for high power transfer. Therefore, a new capacitive coupling-based wireless power transfer LLC resonant converter built with the glasses of an electric vehicle is proposed. The proposed converter is composed of coupling capacitors with glasses of an electric vehicle and two transformers for impedance transformation. The proposed LLC converter can transfer large power and obtain high efficiency with zero voltage switching. The validity and features of the proposed circuit is verified by experimental results with a 1.2 kW prototype.
Hoover, Davis P.;Bilbao, Argenis;Rice, Jennifer A.
Smart Structures and Systems
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v.10
no.3
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pp.271-298
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2012
Researchers have made significant progress in recent years towards realizing effective structural health monitoring (SHM) utilizing wireless smart sensor networks (WSSNs). These efforts have focused on improving the performance and robustness of such networks to achieve high quality data acquisition and distributed, in-network processing. One of the primary challenges still facing the use of smart sensors for long-term monitoring deployments is their limited power resources. Periodically accessing the sensor nodes to change batteries is not feasible or economical in many deployment cases. While energy harvesting techniques show promise for prolonging unattended network life, low power design and operation are still critically important. This research presents the WiSeMote: a new, fully integrated ultra-low power wireless smart sensor node and a flexible base station, both designed for long-term SHM deployments. The power consumption of the sensor nodes and base station has been minimized through careful hardware selection and the implementation of power-aware network software, without sacrificing flexibility and functionality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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