具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统-论文.pdf

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1、第14卷第8期2014年3月科学技术与工程Vo1．14No．8Mar．2014l671—1815(2014)08-0190—05ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统王战备(陕西理工学院物理与电信工程学院，汉中723003)摘要针对一般太阳能供电系统中电池充放电频次高、太阳能电量利用率低的问题，设计了一种具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统。该系统能自动检测并分析太阳能电池板输出电压值与设定阈值大小关系，由单片机根据分析结果控制

2、供电源在太阳能电池板与充电电池之间自动切换。系统具有基本的电池充电及放电保护等功能。测试结果表明：该系统能在白天光照适合时有效降低电池充放电频次、提高太阳能电池电量利用率，可为野外环境中的WSN节点提供持续稳定的5V和3．3V工作电压，电压值平均偏差小于3％。关键词太阳能电池无线传感器网络电源系统电源切换开关阈值中图法分类号TN863；文献标志码A无线传感器网络(wirelesssensornetwork，基本相似，不同之处在于该供电系统仅提供5V和WSN)，是由大量随机部署在监测区域内的廉价微3．3V工作电源。型传感器节点以无线自组织形

3、成的多跳无线通信网张静静等设计了一种基于太阳能供电的传络系统，主要实现对监测区域内环境变化状况及相感器网络节点系统，该系统中供电部分将超级电容关参数的及时监测功能。对于散布在野外环境中的与电池有效结合，利用最大功率跟踪(MPPT)技术无线传感器网络节点，因采用随机部署方式，加之工控制太阳能以最大输出功率为电容充电，并在不同作区域远离人口聚集区，一般难以通过电力线路获条件下，分别由超级电容和电池为传感器节点提供得持续的电源供给，大多采用容量有限的干电池或工作电压，将超级电容中所储电能作为节点电源的钮扣电池作为供电源，节点在工作过程中要定期更

4、有效补充。换电池。这种供电模式一方面会影响无线传感器网张强等设计一种基于太阳能的传感器网络络工作的连续性；另一方面也给网络维护带来较大节点的自供电系统，该供电系统在太阳能电池板与的难度，同时也会大幅度增加网络运行维护的成本。充电电池之间配置一定容量的超级电容，利用并联近几年，随着太阳能光伏电池应用利用力度的控制器控制超级电容与充电电池之间的能量流动，不断加大及相关技术的不断成熟，基于太阳能设计减少充电小循环的发生，延长电池使用寿命。开发无线传感器网络节点供电系统已成为当前无线上述基于太阳能的无线传感器网络电源系统，传感器网络应用研究中一个

5、重要的方向。虽然实现方法各异，但在功能结构上存在着很大的杨志勇等⋯设计一种基于太阳能的无线传感相似性，即均把充电电池作为主电源，而将太阳能仅器网络电源系统，该系统利用太阳能为电池充电，通作为电池的充电源，这种方式存在两个明显缺陷：一过必要的升压稳压、降压稳压等措施将电池输出转是以充电电池为主供电源，使得充电电池在工作过换为无线传感器网络节点各部件所需的3．3V、5程中频繁地充放电，会大幅度减小电池的使用寿命；V、12V等直流电压。二是太阳能电池板产生的多余电量会被浪费掉。胡奇勋等设计一种应用于无线传感器网络针对这些问题，本文提出的一种基于

6、太阳能的节点的太阳能供电系统，其设计思路与杨志勇等j无线传感器网络节点供电系统，该系统的不同之处在于设计了基于单片机控制的智能控制开关，它通2013年10月22日收到陕西省教育厅科学研究计划项目过实时检测并分析太阳能电池板输出电压值与设定(12JK0515)、(2013JK0192)、(2013JK1086)资助阈值时大小关系，并可根据分析结果控制供电源在作者简介：王战备(1977一)，男，陕西乾县人，汉族，硕士，陕西理工太阳能电池板与充电电池之间自动切换。该系统能学院物理与电信工程学院讲师。研究方向：信息检测、无线传感器网络。E-mai

7、l：263337576@qq．corn。在有效提高太阳能电池电量利用率的基础上，尽量减小电池使用时问及充放电频次，延长电池使用寿8期王战备：具有供电源自动切换功能的WSN节点供电系统l91命，其能为无线传感器网络节点提供稳定电源供给以CC2530无线传感器网络节点为例分析，在的同时，最大限度地延长无线传感器网络节点工作3．3V工作电压，32M晶振条件下，CC2530中8051时间。处理器工作电流。约为6mA，休眠状态约为1txA；主动模式(CPU空闲)下射频接收电流，约为1系统方案设计24mA，主动模式(CPU空闲)1dB时射频发射电流设

8、计中的无线传感器网络节点供电系统由太阳，Tx约为29mA；传感器功耗因类型不同而有差能电池板、充电管理电路、可充电锂电池、放电保护异，如温湿度传感器SHT11在测量时电流消耗，目电路、开关控制