CN103855788A - 一种无线传感器模块自供电电源 - Google Patents

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宋佳
汪义旺
刘文静
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Abstract

本发明公开了一种无线传感器模块自供电电源，包含太阳能电池片、风力发电机、充电控制电路板保护壳、无线传感器模块、充电电路、控制电路；所述太阳能电池片分布在无线传感器模块的外部；所述充电控制电路板保护壳设置在无线传感器模块的下部；所述风力发电机设置在无线传感器模块的一侧面上；所述风力发电机用以接收风能并进行发电；所述充电控制电路板保护壳用于放置设置有充电电路和充电控制电路的PCB线路板；所述充电电路用于太阳能电池片、风力发电机给蓄电池充电；所述控制电路用于对充电电路进行控制管理；本发明采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源，可以有效地克服常规供电方式的电能不连续等问题。

Description

一种无线传感器模块自供电电源
技术领域
本发明涉及一种无线传感器模块用电源，特指一种采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源的无线传感器模块自供电电源。
背景技术
无线传感器模块在无线网络着获得了广泛的应用，作为无线传感器模块的重要组成部分之一的供电电源的性能，将直接影响到传感器的正常工作与否，特别是在一些偏远或者更换电池困难的特殊应用场合，为无线传感器模块提供稳定可靠的电源显得尤为重要。在现有的技术中，已有采用太阳能等可再生能源的供电电源技术，由于太阳能受自然光照等影响大，如采用单一的太阳能提供电能，其供电可靠性将大大降低；为此我们研发了一种采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源的无线传感器模块自供电电源。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源的无线传感器模块自供电电源。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种无线传感器模块自供电电源，包含太阳能电池片、风力发电机、充电控制电路板保护壳、无线传感器模块、充电电路、控制电路；所述太阳能电池片分布在无线传感器模块的外部；所述充电控制电路板保护壳设置在无线传感器模块的下部；所述风力发电机设置在无线传感器模块的一侧面上；所述风力发电机用以接收风能并进行发电；所述充电控制电路板保护壳用于放置设置有充电电路和充电控制电路的PCB线路板；所述充电电路用于太阳能电池片、风力发电机给蓄电池充电；所述控制电路用于对充电电路进行控制管理。
优选的，所述太阳能电池片有4片，其中在无线传感器模块的顶部安装一片，在除风力发电机所在的无线传感器模块的侧面以外的另外3面按一定的倾角安装剩余3片。
优选的，所述充电电路；包含太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路；所述太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路并联，其中太阳能电池片的充电电路由D1、C1、Q1和D2组成；风力发电机的充电电路由整流桥D3、C2、Q2和D4组成；两者的输出电能经L1、C3后给蓄电池充电；所述蓄电池的充电端设有由电阻R1、R2组成的电压采样电路和由电阻R3组成的电流采集电路。
优选的，所述控制电路用于对充电电路进行控制管理，包含MCU和电源变换芯片；所述电源变换芯片U1为AMS1117，将蓄电池的电压变换成DC3.3V，给MCU供电；所述的MCU为MSP430G2230单片机，其采集蓄电池的电压/电流信号，处理后分别控制充电电路的主开关管Q1和Q2，实现太阳能电池和风力发电机对蓄电池的充电控制管理功能。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：   
本发明所述的无线传感器模块自供电电源采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源，可以有效地克服常规供电方式的电能不连续等问题，提高了无线传感器模块的供电可靠性；同时本发明利用MCU控制技术，提高了供电电源的控制管理效率。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
附图1为本发明所述的无线传感器模块自供电电源的立体图；
附图2为本发明所述的无线传感器模块自供电电源的充电电路的原理图；
附图3为本发明所述的无线传感器模块自供电电源的控制电路的原理图； 
其中：1、太阳能电池片；2、风力发电机；3、充电控制电路板保护壳；4、无线传感器模块。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
附图1-3为本发明所述的无线传感器模块自供电电源，包含太阳能电池片1、风力发电机2、充电控制电路板保护壳3、无线传感器模块4、充电电路、控制电路；所述太阳能电池片1分布在无线传感器模块1的外部，可以保证在有光照时最大限度的接收太阳能进行光电转换；所述充电控制电路板保护壳3设置在无线传感器模块4的下部；所述风力发电机2设置在无线传感器模块4的一侧面上；所述本实施例中，所述太阳能电池片有4片，其中在无线传感器模块4的顶部安装一片，在除风力发电机2所在的无线传感器模块4的侧面以外的另外3面按一定的倾角安装剩余3片；所述风力发电机2用以接收风能并进行发电；所述充电控制电路板保护壳3用于放置设置有充电电路和控制电路的PCB线路板。
附图2为本发明所述的无线传感器模块自供电电源的充电电路的原理图，所述充电电路；包含太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路；所述太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路并联，其中太阳能电池片的充电电路由D1、C1、Q1和D2组成；风力发电机的充电电路由整流桥D3、C2、Q2和D4组成；两者的输出电能经L1、C3后给蓄电池充电；所述蓄电池的充电端设有由电阻R1、R2组成的电压采样电路和由电阻R3组成的电流采集电路。
附图3是本发明所述的无线传感器模块自供电电源的控制电路的原理图，所述控制电路用于对充电电路进行控制管理，包含MCU和电源变换芯片；所述电源变换芯片U1为AMS1117，将蓄电池的电压变换成DC3.3V，给MCU供电；所述的MCU为MSP430G2230单片机，其采集蓄电池的电压/电流信号，处理后分别控制充电电路的主开关管Q1和Q2，实现太阳能电池和风力发电机对蓄电池的充电控制管理功能。
本发明的工作原理为：将风力发电机2放置与迎风侧，并保证太阳能电池片1能接收较好的光照；控制电路根据采集的电压和电流信号，控制充电电路的主开关管Q1和Q2，调节充电功率的大小，从而实现对蓄电池的高效充电。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：   
本发明所述的无线传感器模块自供电电源采用太阳能电池片和风力发电机互补供电的方式提供电源，可以有效地克服常规供电方式的电能不连续等问题，提高了无线传感器模块的供电可靠性；同时本发明利用MCU控制技术，提高了供电电源的控制管理效率。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无线传感器模块自供电电源，其特征在于：包含太阳能电池片、风力发电机、充电控制电路板保护壳、无线传感器模块、充电电路、控制电路；所述太阳能电池片分布在无线传感器模块的外部；所述充电控制电路板保护壳设置在无线传感器模块的下部；所述风力发电机设置在无线传感器模块的一侧面上；所述风力发电机用以接收风能并进行发电；所述充电控制电路板保护壳用于放置设置有充电电路和充电控制电路的PCB线路板；所述充电电路用于太阳能电池片、风力发电机给蓄电池充电；所述控制电路用于对充电电路进行控制管理。
2.根据权利要求1所述的无线传感器模块自供电电源，其特征在于：所述太阳能电池片有4片，其中在无线传感器模块的顶部安装一片，在除风力发电机所在的无线传感器模块的侧面以外的另外3面按一定的倾角安装剩余3片。
3.根据权利要求1或2所述的无线传感器模块自供电电源，其特征在于：所述充电电路；包含太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路；所述太阳能电池片的充电电路和风力发电机的充电电路并联，其中太阳能电池片的充电电路由D1、C1、Q1和D2组成；风力发电机的充电电路由整流桥D3、C2、Q2和D4组成；两者的输出电能经L1、C3后给蓄电池充电；所述蓄电池的充电端设有由电阻R1、R2组成的电压采样电路和由电阻R3组成的电流采集电路。
4.根据权利要求3所述的无线传感器模块自供电电源，其特征在于：所述控制电路用于对充电电路进行控制管理，包含MCU和电源变换芯片；所述电源变换芯片U1为AMS1117，将蓄电池的电压变换成DC3.3V，给MCU供电；所述的MCU为MSP430G2230单片机，其采集蓄电池的电压/电流信号，处理后分别控制充电电路的主开关管Q1和Q2，实现太阳能电池和风力发电机对蓄电池的充电控制管理功能。
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