CN105136197A - 一种社区环境温度实时监测系统 - Google Patents

一种社区环境温度实时监测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN105136197A
CN105136197A CN201510459726.6A CN201510459726A CN105136197A CN 105136197 A CN105136197 A CN 105136197A CN 201510459726 A CN201510459726 A CN 201510459726A CN 105136197 A CN105136197 A CN 105136197A
Authority
CN
China
Prior art keywords
energy
real
module
community environment
booster circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510459726.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张瑜
陈黛文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU XUANHE IOT TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
SUZHOU XUANHE IOT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU XUANHE IOT TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical SUZHOU XUANHE IOT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201510459726.6A priority Critical patent/CN105136197A/zh
Publication of CN105136197A publication Critical patent/CN105136197A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • Y02B60/50—

Landscapes

  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种社区环境温度实时监测系统，通过高效的能量收集和有效的能量管理实现了无线传感器网络的功能，成为了真正的能量自供给无线传感器系统，同时也顺应了现在我国通信行业绿色无线电的发展要求；本发明以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。

Description

一种社区环境温度实时监测系统
技术领域
本发明涉及一种气密性检测控制系统，尤其涉及一种社区环境温度实时监测系统，属于气密性检测控制领域。
背景技术
目前，环境温度的精确监测与管理对于提高环境控制精度、节约能源及促进生产有着重要的作用。目前我国环境监测系统匮乏，即便是有，往往采用一些生物检测法，布线检测法严重浪费能源，由不同位置的各项参数往往都不均匀和不同的，所以需要采集多个不同点的温度值进行综合评判，目前的大多数温度监测系统都不能有效地覆盖整个社区，难以实现各个参数的统一性。
在全球面临能源紧缺、气候变暖等严重问题的情况下，人类为了生存和发展转而去寻找和利用清洁能源技术。清洁能源包括太阳能、风能、热能、振动能、海洋能，以及其他能量如人体动能、生化能等能量。随着科技的发展，无线传感器网络技术已经渗透到人类生产和生活的方方面面。无线通信网已经逐步发展到能为任何人和物件之间随时、随地通信的物联网，网络的规模极速扩大，但与此同时物联网的总体的稳定性和可持续发展问题也越来越突出。与此同时，为了满足人类生活的需要，越来越多的传感器需要被安放在人迹罕至或者环境恶劣的地区，这些地区恶劣的环境决定了人们无法使用化学电池为无线传感器节点供电，因为在这些地区更换化学电池往往是一件不太可能的事情。正因为这些原因，本发明才想到采用可再生能源(动态能源)为无线通信节点供能来解决这些问题。
例如申请号“200920126143.1”的一种便携式微型温差发电器,包括燃料储存罐和至少一组温差发电模块；每组温差发电模块由两块叠合的温差发电模块构成；所述两块温差发电模块相邻侧壁设有催化燃烧热源通道,所述两块温差发电模块相对侧分别设有燃料预热通道；即催化燃烧热源通道位于温差发电模块的热端；所述燃料预热通道位于温差发电模块的冷端；所述催化燃烧通道为蛇形通道,其进气口与燃料预热通道相连通,其出口为废物排放口；燃料预热通道与燃料储存罐相连。它采用催化燃烧为温差发电模块供热,可以在较低温度下实现无烟燃烧,安全性高；该温差发电装置具有结构简单,重量轻、携带方便,比能量高,可以较长时间工作等特点。用于单兵电源和野外用电尤其方便。
又如申请号为“201310232020.7”的一种微型热电器件、制作方法及包括其的温差发电机。该微型热电器件包括：第一基板，设置有图案化的第一电极层；第一阻挡层，设置在第一电极层上；二氧化硅层，设置在第一基板和第一阻挡层上；热电元件，设置在二氧化硅层中；图案化的第二阻挡层，设置在二氧化硅层和热电元件上；第二电极层，设置在图案化的第二阻挡层上；以及第二基板，设置在第二电极层上。该发明提供的微型热电器件的结构适于半导体集成工艺技术，解决了目前微米级热电器件产业化过程中存在的难以实现大规模精密加工的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种社区环境温度实时监测系统。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种社区环境温度实时监测系统，包含由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，所述传感器节点包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、温湿度传感器、无线传输模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容连接在升压电路和稳压器之间。
作为本发明一种社区环境温度实时监测系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
作为本发明一种社区环境温度实时监测系统的进一步优选方案，所述升压电路的芯片型号为BQ25504。
作为本发明一种社区环境温度实时监测系统的进一步优选方案，所述比较器的芯片型号为MIC841N。
作为本发明一种社区环境温度实时监测系统的进一步优选方案，所述稳压器的芯片型号为TPS78001。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明通过高效的能量收集和有效的能量管理实现了无线传感器网络的功能，成为了真正的能量自供给无线传感器系统，同时也顺应了现在我国通信行业绿色无线电的发展要求。
2、本发明以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明设计一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：包含由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，所述传感器节点包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、温湿度传感器、无线传输模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容连接在升压电路和稳压器之间。
其中，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述升压电路的芯片型号为BQ25504，所述比较器的芯片型号为MIC841N，所述稳压器的芯片型号为TPS78001。
本发明通过高效的能量收集和有效的能量管理实现了无线传感器网络的功能，成为了真正的能量自供给无线传感器系统，同时也顺应了现在我国通信行业绿色无线电的发展要求，本发明以微型温差发电器作为能量源，以德州仪器公司的超低功耗能量管理芯片BQ25504作为DC-DC升压变换器实现了可以从低至80mV的能量源采集能量，并利用外围电路实现对能量源的最大功率点跟踪控制，并结合能量缓冲器在必要时存储能量，然后通过MIC841N双电压比较器和TPS78001超低压差线性稳压器，实现了微型温差能量的有效采集和利用。
微型温差发电器供电的无线传感器网络节点的发射端结构由温差电能收集器、具有MPPT功能的升压电路、能量缓冲器和系统负载(无线传感器节点)组成。温差电能收集器是由热电转换芯片组成的，可以根据实际的应用场所的大小和所需电能的多少决定热电转换芯片表面积大小和叠加的层数，用以满足不同的应用环境。
电源管理集成电路主要是由最大功率点跟踪模块(MPPT)、电能输出接口、升压电路(DC-DC升压模块)、能量缓冲器构成。其中能量缓冲器电路由储能电容、比较器电路和稳压器电路构成。负载主要包括处理传感器采集到的数据，并通过无线发射模块发射出去。
BQ25504电源管理芯片主要实现了从热能转换模块中以超低功耗汲取能量。BQ25504是一个16个引脚的、3mm*3mm分装的高效率能量管理芯片，16个引脚依次逆时针分布，本发明通过合理地应用这些引脚的相应的功能，实现了微型能量的高效管理。除此之外，该芯片的一个显著优点是拥有超低的工作启动电压，这使得它可以在稳定工作时从低至80mv的能量源提取能量，并对超低电压进行升压转换，以便后续电路进行存储使用。搭配合适的外围电路实现了从超低功率能量源采集电能的最大功率点跟踪，这对于微型温差能量自供给系统有着至关重要的作用。同时通过外围电路设定过压和欠压的电路保护，保证芯片的稳定工作。
MIC841N是一个超低功耗的具有内部参考电压的双电压比较器。在本发明通过设置其电压比较的上限和下限来驱动后面的线性稳压器。其工作的特点是，通过不断的检测引脚VDD上的电压，并与引脚LTH和HTH上设定的工作电压进行比较，从而确定输出的电压(即引脚OUT的输出信号)的高低，进而控制稳压器TPS78001的工作状态。
TPS78001是TI生产的超低功耗稳压器，它可以实现电路输出电压的稳压作用，通过设置相应的外围电路的电阻参数，可以使输出得到一个稳定的电压，这样就可以稳定地驱动后面的无线传感器发射节点。
本发明通过高效的能量收集和有效的能量管理实现了无线传感器网络的功能，成为了真正的能量自供给无线传感器系统，同时也顺应了现在我国通信行业绿色无线电的发展要求，。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：包含由多个传感器节点组成的多个无线传感器网络，所述传感器节点包含微控制器模块以及与其连接的显示模块、温湿度传感器、无线传输模块和供电模块；所述供电模块包含依次连接的温差电能收集器、电源能量管理电路，所述电能管理电路包含MPPT模块、电能输出接口、升压电路和能量缓冲器，所述能量缓冲器包含储能电容、比较器和稳压器，所述MPPT模块的输出端连接电能输出接口的输入端、所述电能输出接口的输出端连接升压电路的输入端，所述升压电路的输出端连接稳压器的输入端，所述比较器和储能电容连接在升压电路和稳压器之间。
2.根据权利要求1所述的一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。
3.根据权利要求1所述的一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：所述升压电路的芯片型号为BQ25504。
4.根据权利要求1所述的一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：所述比较器的芯片型号为MIC841N。
5.根据权利要求1所述的一种社区环境温度实时监测系统，其特征在于：所述稳压器的芯片型号为TPS78001。
CN201510459726.6A 2015-07-31 2015-07-31 一种社区环境温度实时监测系统 Pending CN105136197A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510459726.6A CN105136197A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种社区环境温度实时监测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510459726.6A CN105136197A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种社区环境温度实时监测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105136197A true CN105136197A (zh) 2015-12-09

Family

ID=54721633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510459726.6A Pending CN105136197A (zh) 2015-07-31 2015-07-31 一种社区环境温度实时监测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105136197A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106289574A (zh) * 2016-08-01 2017-01-04 李丽丽 一种基于温度传感器的社区环境温度采集系统
CN107018581A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 柳州职业技术学院 一种能量收集无线网络方法与装置
CN107764419A (zh) * 2017-11-11 2018-03-06 蔡勇霞 一种家用温度检测装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1960119A (zh) * 2006-11-22 2007-05-09 中国科学院电工研究所 光伏－温差微能源与无线传感器网络节点集成自治微系统
CN103298154A (zh) * 2013-05-31 2013-09-11 天津大学 一种基于温差电池的无线传感器网络动态能量分配方法
CN103596293A (zh) * 2013-10-28 2014-02-19 天津大学 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统
CN203691641U (zh) * 2013-10-28 2014-07-02 天津大学 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1960119A (zh) * 2006-11-22 2007-05-09 中国科学院电工研究所 光伏－温差微能源与无线传感器网络节点集成自治微系统
CN103298154A (zh) * 2013-05-31 2013-09-11 天津大学 一种基于温差电池的无线传感器网络动态能量分配方法
CN103596293A (zh) * 2013-10-28 2014-02-19 天津大学 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统
CN203691641U (zh) * 2013-10-28 2014-07-02 天津大学 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106289574A (zh) * 2016-08-01 2017-01-04 李丽丽 一种基于温度传感器的社区环境温度采集系统
CN107018581A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 柳州职业技术学院 一种能量收集无线网络方法与装置
CN107764419A (zh) * 2017-11-11 2018-03-06 蔡勇霞 一种家用温度检测装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103596293A (zh) 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统
CN101783616A (zh) 用于沥青混凝土路面的压电自发电能量采集与照明装置
CN105159386A (zh) 一种无线传感器节点供电系统
CN105048875A (zh) 一种基于稳压器的温差发电传感器节点
CN202586475U (zh) 一种利用冬夏窗户温差的发电蓄电系统
CN107069144A (zh) 一种电动汽车电池温度调节系统及方法
CN105136197A (zh) 一种社区环境温度实时监测系统
CN106793176A (zh) 一种基于升压电路的环境实时监控系统
Ramya et al. Energy harvesting in wireless sensor networks
CN105743392A (zh) 一种基于升压电路的微型温差发电器
CN105743391A (zh) 一种基于稳压器的微型温差发电器
CN203691641U (zh) 一种基于微型温差发电器的无线传感器节点稳定供电系统
CN100462558C (zh) 小型风力超电容储能应用系统及其用途
CN108762217A (zh) 一种能源信息管理系统及方法
Kim et al. Computer-aided design and optimization of hybrid energy storage systems
CN110212561A (zh) 一种集中调度的分布式电池储能系统
CN106154027B (zh) 一种用于电化学储能装置的电压巡检装置
CN204948124U (zh) 一种能够适用多行业的物联网监控装置
CN108631425A (zh) 一种超宽区域温差发电系统
CN105048874A (zh) 一种微型温差发电器
CN200997575Y (zh) 利用汽车水箱的水温实现温差发电装置
CN208423911U (zh) 一种超宽区域温差发电系统
CN203219220U (zh) 温差发电器
CN202840513U (zh) 一种开关电源模块并联供电装置
CN202564972U (zh) 家用集束式太阳能发电系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151209