無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)太陽(yáng)能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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1．3 電源輸出模塊
MCU的工作電壓一般為2．7～3．3 V，傳感器工作電壓有3 V和5 V。由于MCU與傳感器所需電壓不一致，而且鋰電池的供電電壓為3．7～4．2 V，這就需要進(jìn)行DC-DC裝換。本方案中選用凌特公司的LTC3537芯片。LTC3537具有集成輸出斷接功能和LD0的2．2 MHz、電流模式同步升壓型DC／DC轉(zhuǎn)換器。該器件的升壓型轉(zhuǎn)換器內(nèi)部600 mA開(kāi)關(guān)可從啟動(dòng)時(shí)的0．68 V(工作時(shí)為0．5 V)至5 V輸入電壓范圍提供高達(dá)5．25 V的輸出電壓，非常適用于鋰離子／聚合物或單節(jié)／多節(jié)堿性／鎳氫金屬電池應(yīng)用。LTC3537的應(yīng)用原理圖如圖5所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/162090.htm
將LTC3537的MODE引腳置為低電平工作在PWM模式，ENBST和ENLDO置為高電平工作在正常狀態(tài)，亦可置為低電平使其截止。兩路輸出分別為3．3 V和5 V。
2 電源控制流程
根據(jù)太陽(yáng)能電池和鋰電池的工作狀態(tài)，電源的控制流程如圖6所示。
3 實(shí)驗(yàn)與分析
本設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)及電源組裝如圖7所示，實(shí)驗(yàn)中采用Micaz節(jié)點(diǎn)作為負(fù)載節(jié)點(diǎn)，將其工作周期設(shè)為2％，進(jìn)行供電實(shí)驗(yàn)。
在實(shí)驗(yàn)中對(duì)太陽(yáng)能電池板和鋰電池電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)間隔為2 h，所得數(shù)據(jù)如圖8所示。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)間為正午12點(diǎn)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)鋰電池為3．7 V，太陽(yáng)能電池板達(dá)到最高輸出電壓5．1 V，此后鋰電池一直進(jìn)行充電，直至達(dá)到飽和電壓4．2 V。進(jìn)入下午隨著太陽(yáng)光逐漸減弱，太陽(yáng)能電池板的輸出電壓逐漸降低。黃昏后太陽(yáng)能電池板基本無(wú)輸出并被截?cái)?，此時(shí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入低功耗模式僅靠鋰電池供電，這時(shí)采用低功耗方案減少能量消耗，鋰電池在黎明時(shí)電壓降至最低僅3．75V。此后隨著太陽(yáng)光的逐漸增強(qiáng)，鋰電池又進(jìn)入充電狀態(tài)，在正時(shí)午達(dá)到最大值，并按上述過(guò)程循環(huán)。
4 結(jié)語(yǔ)
本文提出并初步實(shí)現(xiàn)了一種利用太陽(yáng)能供能的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)電源系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本設(shè)計(jì)的電源系統(tǒng)由于具有補(bǔ)充能量的途徑，并結(jié)合能量管理、能量轉(zhuǎn)移技術(shù)提高了能量利用效率，從而有效地延長(zhǎng)了節(jié)點(diǎn)的生存周期。本設(shè)計(jì)可以應(yīng)用在戶外能被陽(yáng)光照射的節(jié)點(diǎn)上，如精細(xì)農(nóng)業(yè)中布置在田間的節(jié)點(diǎn)，環(huán)境監(jiān)測(cè)中布置于野外的節(jié)點(diǎn)等。
評(píng)論