Введение
1 Критический анализ существующих технических решений для контроля взрывоопасных и токсичных газов 10
1.1 Актуальность создания нового прибора для контроля утечек взрывоопасных и токсичных газов 10
1.2 Портативные и стационарные газоанализаторы 12
1.3 Электрохимические сенсоры для контроля токсичных газов 15
1.4 Термокаталитические сенсоры для определения взрывоопасности смеси горючих газов 18
1.5 Полупроводниковые газовые сенсоры 21
1.6 Оптические газовые сенсоры 23
1.7 Обработка данных с аналоговых сенсоров 25
1.8 Беспроводные энергонезависимые газоанализаторы 28
1.9 Выводы к главе и постановка задач 35
2 Конструктивно-технологические принципы создания беспроводного энергонезависимого газоанализатора 38
2.1 Определение основных требований к устройству 38
2.2 Структура беспроводного энергонезависимого газоанализатора 39
2.3 Универсальная цифровая платформа для интеграции газовых сенсоров различного типа 43
2.4 Специализированный источник питания с альтернативными источниками энергии 51
2.5 Цифровой газовый датчик 55
2.6 Выносной цифровой модуль газовых датчиков 72
2.7 Программное обеспечение беспроводного энергонезависимого газоанализатора 76
2.8 Выводы 83
3 Разработка микросборок силовых ключей и приемопередатчика для беспроводного энергонезависимого газоанализатора 86
3.1 Технология трехмерной объемной интеграции 86
3.2 Разработка микросборки силовых ключей 104
3.3 Разработка микросборки приемопередатчика 109
3.4 Выводы 113
4 Разработка математической модели энергопотребления беспроводного энергонезависимого газоанализатора для оценки времени его автономной работы 115
4.1 Введение 115
4.2 Модель беспроводной системы мониторинга утечек токсичных и взрывоопасных газов 115
4.3 Модель энергопотребления беспроводного энергонезависимого газоанализатора с функциями конечного устройства 117
4.4 Модель энергопотребления беспроводного энергонезависимого газоанализатора с функциями маршрутизатора сети 125
4.5 Экспериментальные исследования энергопотребления беспроводного энергонезависимого газоанализатора 127
4.6 Выводы 135
5 Методы увеличения продолжительности автономной работы беспроводного энергонезависимого газоанализатора 137
5.1 Программно-аппаратные методы 137
5.2 Использование альтернативных источников энергии 138
5.3 Использование солнечных батарей и специализированных контроллеров 140
5.4 Использование радиочастотных энергомодулей 142
5.5 Использование пьезоэлектрических энергомодулей 151
5.6 Выводы 155
Заключение 157
Список литературы 159
Приложение А. Полученные свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ 171
Приложение Б. Акт внедрения результатов диссертационной работы 177
