电工优优今天要和大家分享的传感器网络一定要时间同步吗相关信息,接下来我将从无线传感器网络的应用,无线传感器网络,无线传感器网络需要解决的问题是这几个方面来介绍。
既然是传感器网络,在整个网络中应该是使用了很多传感器。
传感器的用量大,在考虑整个系统成本时,单个传感器的成本对整个系统的成本影响比较大。
设备实现RTC功能,主要考虑RTC的两个性能,
1)是否断电记忆,如果需要断电记录,在传感器上应该有给RTC模块供电的电池。
否则,断电重启之后,RTC时间被清零,需要重新设置。
2)RTC时间的精度,MCU内置的振荡器为RC振荡器,RC振荡器精度在5%左右,而且受温度等环境影响大,如果用RC振荡器作为RTC的时钟源,一天的时间误差在4320s,即1个多小时,这显然是不能接受的。
RTC一般会采用32.768kHz的外接晶振,该晶振的振荡频率精度也易受温度,湿度,匹配电容,寄生电容等的影响,综合考虑各种影响因素,一般可以达到50ppm的精度.
一天的时间误差为:
3600*24*50/1000000=4.32s.
一年的时间误差达到1576s,差不多半个小时.
因为32.768KHz晶振本身的电容一般为12.5PF,都没有极性之分,两边的电容具体参数要根据电路设计来匹配的.
采用普通32.768kHz的晶振实现RTC功能,所需的关键器件为具有RTC功能的MCU,(MCU断电时,RTC功能模块需要在外接电池的供电下继续计时),外接可充电电池,32.768kHz的晶振,总体成本大概在2元左右.
而且会占用大概几个平方厘米的PCB板面积.
如果选用具有温度补偿功能的高精度的晶振,其精度一般可以做到小于5ppm,一天的时间误差小于0.5s,一年的时间误差小于150s.
而这样高精度的晶振,价格比较高,可能会高达10元/pcs.
所以综合成本,体积等方面的考虑,传感器可能都不会实现RTC时间的功能.
通常的做法可能是用纯软件编写日历算法,采用MCU工作频率进行计时.
这种方法,在控制器断电之后 ,时间会归零,而且误差比较大,所以需要有一个中控设备进传感器进行定时同步时钟,同步的时间间隔可以根据实际应用场景的时间精度要求,以及传感 器的计时误差来确认.
比如传感器计时精度为1%,而应用场景的时间精度要求需要控制在10s以内,则需要在1000s内同步一次时间.
在分布式的无线传感器网络应用中,每个传感器节点都有自己的本地时钟。
不同节点的晶体振荡器频率存在偏差,以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差,RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号,然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。
这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。
这种同步协议的缺点是协议开销大TPSN协议采用层次型网络结构,首先将所有节点按照层次结构进行分级,然后每个节点与上一级的一个节点进行时间同步,最终所有节点都与根节点时间同步。
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