CN102624071A

CN102624071A - 用于森林防火探测器的供电装置

Info

Publication number: CN102624071A
Application number: CN2012100809197A
Authority: CN
Inventors: 江朝元; 彭鹏; 曹晓莉; 何超
Original assignee: CHONGQING YINGKA ELECTRONICS CO LTD
Current assignee: CHONGQING YINGKA ELECTRONICS CO LTD
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-26
Also published as: CN102624071B

Abstract

本发明公开了一种用于森林防火探测器的供电装置，涉及一种电源装置，利用太阳能电池将光能转换为电能，阳光充足时由太阳能电池向负载提供电源，并将多余电能存储到超级电容和可充电锂电池中，在阳光不充足时，根据情况按照所述超级电容、可充电锂电池、一次性锂电池的电源优先顺序向该森林防火探测器提供电源，本发明由多种电源通过电源管理电路向负载供电，能够根据实际情况选择供电电源，使本发明具有可靠性高、稳定性高利用率高、恢复性强的优点，实现了低自然能量环境下系统稳定工作，解决了野外用电器能量受限的问题。

Description

用于森林防火探测器的供电装置

技术领域

本发明涉及一种电源装置，特别是涉及一种用于森林防火探测器的供电装置。

背景技术

目前国内无线传感器网络在森林防火领域逐步开始推广应用，通过传感器网络中的节点探测器探测早期林区火险灾害，再通过物联网预警装置互联到预警中心，从而实现分布式的物联网森林防火，其施工安装方便，监控范围广，无电缆铺设，使用安全，能够全天24小时无人值守监控火灾，目前森林防火探测器采用单一的大容量电池供电，其在林区监测使用寿命为3年左右，必然存在电池电量使用完，更换电池的维护情况，因此增加了工程运营维护成本，而能量有限是无线传感器网络明显的不足，特别是在自然能量严重缺乏环境，如树阴下和室内环境。

因此本领域技术人员致力于开发一种能够智能选取电源对用电器进行复合供电的用于森林防火探测器的供电装置。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够智能选取电源对用电器进行复合供电的用于森林防火探测器的供电装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于森林防火探测器的供电装置，包括电源管理电路；还包括太阳能电池、超级电容、可充电锂电池和一次性锂电池；所述太阳能电池的输出端连接所述电源管理电路；所述太阳能电池输出电能给所述电源管理电路；所述电源管理电路与所述超级电容连接；所述超级电容用于存储电源管理电路分配的电源和输出电能给所述电源管理电路；所述电源管理电路与所述可充电锂电池连接；所述可充电锂电池用于存储电源管理电路分配的电源和输出电能给所述电源管理电路；所述电源管理电路与所述一次性锂电池连接；所述一次性锂电池输出电能给所述电源管理电路；

所述电源管理电路由并联的P型MOS管、电源监控芯片和稳压芯片组成；

所述P型MOS管的栅极与所述微处理器的信号输出端连接；所述电源监控芯片的信号输出端与所述微处理器的第一信号输入端连接；所述稳压芯片的电源输出端与所述微处理器的电源输入端连接。

较佳的，所述太阳能电池的负极接公共地，所述太阳能电池的正极与第一电阻的一端串接；所述第一电阻的另一端分别与稳压二极管的负极和第一肖特基二极管的正极连接；所述稳压二极管的正极接公共地；所述第一肖特基二极管的负极连接所述超级电容的正极；所述超级电容的负极接公共地；第二电阻并联到所述P型MOS管的栅极和源极两端；所述P型MOS管的源极连接到所述第一肖特基二极管的负极；所述P型MOS管的栅极与所述微处理器的信号输出端连接；所述P型MOS管的漏极串接到所述可充电锂电池的正极；所述可充电锂电池的负极接公共地；所述一次性锂电池的负极接公共地；所述一次性锂电池的正极串连到第二肖特基二极管的正极；所述第二肖特基二极管的负极与所述超级电容的正极连接；所述电源监控芯片的电源端和地端并联有第一电容，所述电源监控芯片的电源端与所述超级电容的正极连接，所述电源监控芯片的地端接公共地，所述电源监控芯片的输出端与所述微处理器连接；所述稳压芯片的输入端与使能端连接，所述稳压芯片的输入端与所述超级电容的正极连接，所述稳压芯片的GND端和FB反馈端连接接入电路公共地端；所述稳压芯片的电源输出端和FB反馈端并联有第二电容和第三电容，所述第二电容与所述第三电容并联；所述稳压芯片的电源输出端与所述微处理器的电源输入端连接。

较佳的，所述微处理器的第二信号输入端连接温度传感器的信号输出端；所述温度传感器将检测到的温度值传送给所述微处理器。

较佳的，所述太阳能电池由两块太阳能电池板并联组成。

较佳的，所述可充电锂电池为镍氢电池。

较佳的，所述一次性锂电池为高功率型锂亚硫酰氯电池。

本发明的有益效果是：本发明由多种电源通过电源管理电路向负载供电，能够根据实际情况选择供电电源，使本发明具有可靠性高、稳定性高利用率高恢复性强的优点，实现了低自然能量环境下系统稳定工作，解决了野外用电器能量受限的问题。

附图说明

图1是本发明实施例一的原理框图。

图2是本发明实施例一的电路图。

图3是本发明实施例二的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

实施例一：如图1、图2所示，一种用于森林防火探测器的供电装置，包括电源管理电路1；还包括太阳能电池2、超级电容3、可充电锂电池4和一次性锂电池5；所述太阳能电池2的输出端连接所述电源管理电路1；所述太阳能电池2输出电能给所述电源管理电路1；所述电源管理电路1与所述超级电容3连接；所述超级电容3用于存储电源管理电路1分配的电源和输出电能给所述电源管理电路1；所述电源管理电路1与所述可充电锂电池4连接；所述可充电锂电池4用于存储电源管理电路1分配的电源和输出电能给所述电源管理电路1；所述电源管理电路1与所述一次性锂电池5连接；所述一次性锂电池5输出电能给所述电源管理电路1；所述电源管理电路1由并联的P型MOS管T1、电源监控芯片U1和稳压芯片U2组成；所述电源监控芯片U1采用CA809电源监控芯片，所述稳压芯片U2采用TPS780X芯片，所述P型MOS管T1的栅极与所述微处理器6的信号输出端连接；所述电源监控芯片U1的信号输出端VTout与所述微处理器6的第一信号输入端连接；所述稳压芯片U2的电源输出端OUT与所述微处理器6的电源输入端连接，所述微处理器6为森林防火探测器的处理器，所述森林防火探测器采用专利号为2010100420156的森林防火预警系统；所述微处理器6采用MSP430F1232型单片机实现。

所述太阳能电池2的负极接公共地，所述太阳能电池2的正极与第一电阻R1的一端串接；所述第一电阻R1的另一端分别与稳压二极管D1的负极和第一肖特基二极管D2的正极连接；所述稳压二极管D1的正极接公共地；所述第一肖特基二极管D2的负极连接所述超级电容3的正极；所述超级电容3的负极接公共地；第二电阻R2并联到所述P型MOS管T1的栅极和源极两端；所述P型MOS管T1的源极连接到所述第一肖特基二极管D2的负极；所述P型MOS管T1的栅极与所述微处理器6的信号输出端连接；所述P型MOS管T1的漏极串接到所述可充电锂电池4的正极；所述可充电锂电池4的负极接公共地；所述一次性锂电池5的负极接公共地；所述一次性锂电池5的正极串连到第二肖特基二极管D3的正极；所述第二肖特基二极管D3的负极与所述超级电容3的正极连接；所述电源监控芯片U1的电源端和地端并联有第一电容C1，所述电源监控芯片U1的电源端与所述超级电容3的正极连接，所述电源监控芯片U1的地端接公共地，所述电源监控芯片U1的输出端VTout与所述微处理器6连接；所述稳压芯片U2的输入端IN与使能端EN连接，所述稳压芯片U2的输入端IN与所述超级电容3的正极连接，所述稳压芯片U2的GND端和FB反馈端连接接入电路公共地端；所述稳压芯片U2的电源输出端OUT和FB反馈端并联有第二电容C2和第三电容C3，所述第二电容C2与所述第三电容C3并联；所述稳压芯片U2的电源输出端OUT与所述微处理器6的电源输入端连接，稳压芯片U2的电源输出端OUT输出持续稳定的3.3V电源给用电器。

所述微处理器6的第二信号输入端连接温度传感器7的信号输出端；所述温度传感器7将检测到的温度值传送给所述微处理器6。

所述太阳能电池2由第一太阳能电池板B1、第二太阳能电池板B2并联组成，本实施例采用工作电压为6V、电池容量为90mAh的太阳能电池板；所述可充电锂电池4为镍氢电池，本实施例采用工作电压为3.6V、电池容量为65mAh的VARTA镍氢电池；所述一次性锂电池5为高功率型锂亚硫酰氯电池。

电源管理电路1监测太阳能电池2、超级电容3、可充电锂电池4和一次性锂电池5的电能使用情况并将信息传给微处理器6，当太阳能电池2的电压大于超级电容3的电压时，太阳能电池直接向负载供电同时向超级电容3和可充电锂电池4充电；当太阳能电池2的电压值小于超级电容3的电压时，超级电容3直接向负载供电；当太阳能电池2和超级电容3均无电能输出时，可充电锂电池4直接向负载供电；当太阳能电池2、超级电容3和可充电锂电池4均无电能输出时，一次性锂电池5直接向负载供电；当微处理器6通过温度传感器7检测到温度值为气温零摄氏度及以下时，微处理器6通过信号输出端输出电平信号给P型MOS管T1，微处理器6控制可充电锂电池4停止充电。

实施例二：如图3所示，本实施例的结构与实施例一基本相同，所不同的是：电源管理电路1的电源输出端连接森林防火探测器的通信模块8，电源管理电路向通信模块8输出电能，电源管理电路1的电源输出端连接森林防火探测器的火焰检测传感器9，电源管理电路向火焰检测传感器9输出电能，当无需火焰检测的情况下，如探测器储存、运输过程或长期处于雨季，可通过防火探测器管理基站无线通信配置，使微处理器6发送信号给电源管理电路1，电源管理电路1停止向火焰检测传感器9供电，这样做节约了部分电能，延长了产品电源使用寿命。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims

1.一种用于森林防火探测器的供电装置，包括电源管理电路（1）；其特征在于：还包括太阳能电池（2）、超级电容（3）、可充电锂电池（4）和一次性锂电池（5）；所述太阳能电池（2）的输出端连接所述电源管理电路（1）；所述太阳能电池（2）输出电能给所述电源管理电路（1）；所述电源管理电路（1）与所述超级电容（3）连接；所述超级电容（3）用于存储电源管理电路（1）分配的电源和输出电能给所述电源管理电路（1）；所述电源管理电路（1）与所述可充电锂电池（4）连接；所述可充电锂电池（4）用于存储电源管理电路（1）分配的电源和输出电能给所述电源管理电路（1）；所述电源管理电路（1）与所述一次性锂电池（5）连接；所述一次性锂电池（5）输出电能给所述电源管理电路（1）；

所述电源管理电路（1）由并联的P型MOS管（T1）、电源监控芯片（U1）和稳压芯片（U2）组成；

所述P型MOS管（T1）的栅极与所述微处理器（6）的信号输出端连接；所述电源监控芯片（U1）的信号输出端（VTout）与所述微处理器（6）的第一信号输入端连接；所述稳压芯片（U2）的电源输出端（OUT）与所述微处理器（6）的电源输入端连接。

2.如权利要求1所述的用于森林防火探测器的供电装置，其特征在于：所述太阳能电池（2）的负极接公共地，所述太阳能电池（2）的正极与第一电阻（R1）的一端串接；所述第一电阻（R1）的另一端分别与稳压二极管（D1）的负极和第一肖特基二极管（D2）的正极连接；所述稳压二极管（D1）的正极接公共地；所述第一肖特基二极管（D2）的负极连接所述超级电容（3）的正极；所述超级电容（3）的负极接公共地；第二电阻（R2）并联到所述P型MOS管（T1）的栅极和源极两端；所述P型MOS管（T1）的源极连接到所述第一肖特基二极管（D2）的负极；所述P型MOS管（T1）的栅极与所述微处理器（6）的信号输出端连接；所述P型MOS管（T1）的漏极串接到所述可充电锂电池（4）的正极；所述可充电锂电池（4）的负极接公共地；所述一次性锂电池（5）的负极接公共地；所述一次性锂电池（5）的正极串连到第二肖特基二极管（D3）的正极；所述第二肖特基二极管（D3）的负极与所述超级电容（3）的正极连接；所述电源监控芯片（U1）的电源端和地端并联有第一电容（C1），所述电源监控芯片（U1）的电源端与所述超级电容（3）的正极连接，所述电源监控芯片（U1）的地端接公共地，所述电源监控芯片（U1）的信号输出端（VTout）与所述微处理器（6）的第一信号输入端连接；所述稳压芯片（U2）的输入端（IN）与使能端（EN）连接，所述稳压芯片（U2）的输入端（IN）与所述超级电容（3）的正极连接，所述稳压芯片（U2）的GND端和FB反馈端连接接入电路公共地端；所述稳压芯片（U2）的电源输出端（OUT）和FB反馈端并联有第二电容（C2）和第三电容（C3），所述第二电容（C2）与所述第三电容（C3）并联；所述稳压芯片（U2）的电源输出端（OUT）与所述微处理器（6）的电源输入端连接。

3.如权利要求1或2所述的用于森林防火探测器的供电装置，其特征是：所述微处理器（6）的第二信号输入端连接温度传感器（7）的信号输出端；所述温度传感器（7）将检测到的温度值传送给所述微处理器（6）。

4.如权利要求1或2所述的用于森林防火探测器的供电装置，其特征是：所述太阳能电池（2）由两块太阳能电池板并联组成。

5.如权利要求1或2所述的用于森林防火探测器的供电装置，其特征是：所述可充电锂电池（4）为镍氢电池。

6.如权利要求1或2所述的用于森林防火探测器的供电装置，其特征是：所述一次性锂电池（5）为高功率型锂亚硫酰氯电池。