基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，包括太陽能電池板，太陽能電池板分別連接有切換控制開關(guān)和充電管理模塊，切換控制開關(guān)分別連接有電源輸出模塊和放電保護模塊，充電管理模塊和放電保護模塊之間連接有充電電池，電源輸出模塊分別設(shè)置有第一輸出端和第二輸出端。該裝置能夠比較太陽能電池板輸出電壓與設(shè)定閾值的大小關(guān)系，并根據(jù)比較結(jié)果，實現(xiàn)太陽能電池板供電與電池供電的自動切換功能，有效地提高了太陽能電池板使用效率，能在太陽能電池輸出功率滿足負載要求的情況下，盡可能減少充電電池使用時間，降低電池充放電次數(shù)，延長電池使用壽命，為野外環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供持續(xù)穩(wěn)定的電源供給。
【專利說明】基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于太陽能供電設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工作在野外環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，受環(huán)境及條件限制，一般難以利用現(xiàn)有電力系統(tǒng)獲得持續(xù)的電源供給，而多采用容量有限的電池供電，在工作過程中要定期更換電池，這在一方面會影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作的連續(xù)性，另外一方面會增加網(wǎng)絡(luò)維護的難度及成本。近幾年，利用太陽能電池設(shè)計開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)已基本成熟，市場上也已出現(xiàn)相關(guān)的太陽能電池產(chǎn)品，但已有的產(chǎn)品基本是以充電電池或蓄電池為電源核心，而將太陽能只作為電池充電源，這就在一定程度上造成了太陽能電池資源的浪費。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，解決了現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用有限容量的電池供電，影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作的連續(xù)性，以及維護難度高、成本大的問題。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，包括太陽能電池板，太陽能電池板分別連接有切換控制開關(guān)和充電管理模塊，切換控制開關(guān)分別連接有電源輸出模塊和放電保護模塊，充電管理模塊和放電保護模塊之間連接有充電電池，電源輸出模塊分別設(shè)置有第一輸出端和第二輸出端。
[0005]本實用新型的特點還在于，
[0006]切換控制開關(guān)包括微控制器，微控制器分別連接有復(fù)位模塊、繼電器開關(guān)以及A/D轉(zhuǎn)換模塊；繼電器開關(guān)通過導(dǎo)線分別連接至太陽能電池板、電源輸出模塊以及放電保護模塊，A/D轉(zhuǎn)換模塊通過導(dǎo)線連接至太陽能電池板。
[0007]電源輸出模塊包括用導(dǎo)線相連的DC-DC模塊和低壓差線性穩(wěn)壓模塊，DC-DC模塊連接至切換控制開關(guān)，第二輸出端設(shè)置于DC-DC模塊上，第一輸出端設(shè)置于低壓差線性穩(wěn)壓模塊上。
[0008]本實用新型的有益效果是:本實用新型的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置能夠比較太陽能電池板輸出電壓與設(shè)定閾值的大小關(guān)系，并根據(jù)比較結(jié)果，實現(xiàn)太陽能電池板供電與電池供電的自動切換功能，有效地提高了太陽能電池板使用效率，能在太陽能電池輸出功率滿足負載要求的情況下，盡可能減少充電電池使用時間，降低電池充放電次數(shù)，延長電池使用壽命，并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、造價低廉、使用方便，能夠為野外環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供持續(xù)穩(wěn)定的電源供給。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]圖1是本實用新型的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實用新型的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置中切換控制開關(guān)的結(jié)構(gòu)本意圖；
[0011]圖3是本實用新型的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置中電源輸出模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中，1.太陽能電池板，2.切換控制開關(guān)，3.電源輸出模塊，4.第一輸出端，5.第二輸出端，6.放電保護模塊，7.充電電池，8.充電管理模塊；
[0013]201.復(fù)位模塊，202.A/D轉(zhuǎn)換模塊，203.微控制器，204.繼電器開關(guān)；
[0014]301.DC-DC模塊，302.低壓差線性穩(wěn)壓模塊。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0016]本實用新型提供了一種基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，如圖1所示，包括太陽能電池板1，太陽能電池板I分別連接有切換控制開關(guān)2和充電管理模塊8，切換控制開關(guān)2分別連接有電源輸出模塊3和放電保護模塊6，充電管理模塊8和放電保護模塊6之間連接有充電電池7，電源輸出模塊3分別設(shè)置有第一輸出端4和第二輸出端5。
[0017]如圖2所示，切換控制開關(guān)2包括微控制器203，微控制器203分別連接有復(fù)位模塊201、繼電器開關(guān)204以及A/D轉(zhuǎn)換模塊202 ;繼電器開關(guān)204通過導(dǎo)線分別連接至太陽能電池板1、電源輸出模塊3以及放電保護模塊6，A/D轉(zhuǎn)換模塊202通過導(dǎo)線連接至太陽能電池板I。
[0018]如圖3所示，電源輸出模塊3包括用導(dǎo)線相連的DC-DC模塊301和低壓差線性穩(wěn)壓模塊302，DC-DC模塊301連接至切換控制開關(guān)2，第二輸出端5設(shè)置于DC-DC模塊301上，第一輸出端4設(shè)置于低壓差線性穩(wěn)壓模塊302上。
[0019]在有野外光照情況下，太陽能電池板I將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，通過充電管理模塊8將電能存儲在充電電池7中，同時太陽能電池板I產(chǎn)生的電壓的模擬信號通過切換控制開關(guān)2中的A/D轉(zhuǎn)換模塊202轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號被傳輸至微控制器203，通過微控制器203完成該電壓信號與設(shè)定的電壓閾值的比較，若太陽能電池板I的輸出電壓值小于設(shè)定的電壓閾值，則切換控制開關(guān)2中的微控制器203送出控制信號，控制繼電器開關(guān)204中的繼電器常開端口斷開、常閉端口閉合，這樣就將充電電池7與電源輸出模塊3中的DC-DC模塊301接通，由DC-DC模塊301將輸出電壓值升壓至穩(wěn)定5V直流電壓后輸出至第一輸出端4 ;同時進一步利用低壓差線性穩(wěn)壓模塊302將DC-DC模塊301輸出的5V直流電壓降壓為穩(wěn)定的3.3V直流電壓后輸出至第二輸出端5，這樣就能夠分別為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各組成部件提供5V和3.3V工作電源。
[0020]太陽能電池板I在為節(jié)點供電的過程中，放電保護模塊6持續(xù)監(jiān)測充電電池7的輸出電壓值，并在充電電池電壓低于下限值時切斷充電電池7的供電回路，防止因過過放電對充電電池7造成傷害；若太陽能電池板I的輸出電壓高于設(shè)定閾值，則由切換控制開關(guān)2中的微控制器203送出控制信號，控制繼電器開關(guān)204中的繼電器常開端口閉合，常閉端口斷開，將太陽能電池板I與電源輸出模塊3中的DC-DC模塊301接通，由DC-DC模塊301將太陽能電池板I輸出的電壓升壓至穩(wěn)定5V直流電壓后輸出至第一輸出端4，同時利用低壓差線性穩(wěn)壓模塊302將DC-DC模塊301輸出的5V直流電壓降壓為穩(wěn)定的3.3V直流電壓輸出至第二輸出端5，這樣就能夠分別為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的各個組成部件提供5V和
3.3V工作電源。
[0021]通過上述方式，本實用新型的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，解決了現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點采用有限容量的電池供電，影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)工作的連續(xù)性，以及維護難度高、成本大的問題。該裝置能夠比較太陽能電池板輸出電壓與設(shè)定閾值的大小關(guān)系，并根據(jù)比較結(jié)果，實現(xiàn)太陽能電池板供電與電池供電的自動切換功能，有效地提高了太陽能電池板使用效率，能在太陽能電池輸出功率滿足負載要求的情況下，盡可能減少充電電池使用時間，降低電池充放電次數(shù)，延長電池使用壽命，并且該裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、造價低廉、使用方便，能夠為野外環(huán)境中的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點提供持續(xù)穩(wěn)定的電源供給。
【權(quán)利要求】
1.基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，其特征在于，包括太陽能電池板(1)，所述太陽能電池板(I)分別連接有切換控制開關(guān)(2)和充電管理模塊(8)，所述切換控制開關(guān)(2)分別連接有電源輸出模塊(3)和放電保護模塊(6)，所述充電管理模塊(8)和所述放電保護模塊(6)之間連接有充電電池(7)，所述電源輸出模塊(3)分別設(shè)置有第一輸出端(4)和第二輸出端(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，其特征在于，所述切換控制開關(guān)(2 )包括微控制器(203 )，所述微控制器(203 )分別連接有復(fù)位模塊(201)、繼電器開關(guān)(204)以及A/D轉(zhuǎn)換模塊(202);所述繼電器開關(guān)(204)通過導(dǎo)線分別連接至所述太陽能電池板(I )、電源輸出模塊(3)以及放電保護模塊(6)，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊(202)通過導(dǎo)線連接至所述太陽能電池板(I)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基于太陽能的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點供電裝置，其特征在于，所述的電源輸出模塊(3)包括用導(dǎo)線相連的DC-DC模塊(301)和低壓差線性穩(wěn)壓模塊(302)，所述DC-DC模塊(301)連接至所述切換控制開關(guān)(2)，所述第二輸出端(5)設(shè)置于所述DC-DC模塊(301)上，所述第一輸出端(4)設(shè)置于所述低壓差線性穩(wěn)壓模塊(302)上。
【文檔編號】H02J7/35GK203607916SQ201320793279
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】王戰(zhàn)備 申請人:陜西理工學院