CN106230100A - 太阳能双路供电无线温度传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了太阳能双路供电无线温度传感系统，包括供电模块、测量模块、无线传输模块和上位机。其中，供电模块为双路供电，即是太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板的输出功率的一部分用于测量模块的电能供应，其余的输出功率用于给蓄电池充电。通过上述方式，本发明能够通过采用太阳能电池板以及蓄电池的双路供电，并能进行调整，实现智能的选择能量供给测控模块，以太阳能电池板供电、蓄电池供电或者两者同时供电，一方面有效的提高了太阳能利用率，另一方面减少了蓄电池的放电次数，一定程度上延长了电池的使用寿命，使用更加方便。

Description

太阳能双路供电无线温度传感器
技术领域
本发明涉及无线温度传感技术领域，特别是涉及太阳能双路供电无线温度传感系统。
背景技术
无线温度传感器可对多种恶劣环境下的设备温度变化情况实现现场、远程同时在线监测预警，方便维护人员全面及时掌握设备运行状况，也可以用于仓库谷物、实验室药品的温度检测。目前的无线传感网络都需要集成无线收发设备，这就带来了较大的功耗，这要求无线传感网络必须进行市电供电模式。但实际应用中并不能保证这个范围内一定有市电供电电源，这就限制了传感器在一些场合的应用。
无线温度传感网关放在无市电的野外工作时，可以利用太阳能供电系统，但目前的太阳能供电系统主要采用单路供电方式：太阳能给电池充电，电池在给负载供电，这种方式造成了电池的频繁放电，一定程度上限制了太阳能的放电通路，造成了多余的太阳能浪费。而且频繁的电池放电是电池的使用寿命会就爱年少，限制了无线温度传感器长期稳定的工作。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供太阳能双路供电无线温度传感系统，其结构简单、安装布局方便、操作方便，采用太阳能电池板以及蓄电池的双路供电，并能进行调整，实现智能的选择能量供给测控模块，以太阳能电池板供电、蓄电池供电或者两者同时供电，一方面有效的提高了太阳能利用率，另一方面减少了蓄电池的放电次数，一定程度上延长了电池的使用寿命，使用更加方便。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供太阳能双路供电无线温度传感系统，包括一种太阳能双路供电无线温度传感系统，其特征在于，包括：供电模块、测量模块、无线传输模块和上位机。
所述太阳能电池板输出的部分功率，经稳压电路直接供给测量模块；所述太阳能电池板输出的其余功率，经由充电电路储存在蓄电池中，以备不时之需；
所述稳压电路包括稳压芯片U，所述稳压芯片U采用型号为LM2587的芯片，所述稳压芯片U的一端与电容C1的一端以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接地，稳压二极管D1的阳极端接地，电感L2的另一端与稳压芯片U2的开关端以及二极管D2的阳极端连接，二极管D2的阴极端与电感L3的一端及热敏电阻RT的一端连接，电感L3的另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及DS18B20电源端连接，电容C2的另一端以及电容C3的另一端均接地，热敏电阻RT的另一端与稳压芯片U的反馈端以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，稳压芯片U的比较端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端通过电容C4接地，稳压芯片U的接地端接地。
所述充电电路包括三极管Q1和Q2、电感线圈L3、极性电容C5、分压电阻R4和R5以及保护电路C6、R8。L3、C6、R8并联，一端接电路输入端Vi，另一端接三极管Q2集电极。所述分压电阻R4、R5串联，所述三极管Q1基极连接分压电阻R4，R5的一端，电阻R5另一端接地。发射极连接电路电源输入端，集电极接电阻R7和R6一端，电阻R6另一端接地。三极管Q2基极接电阻R7另一端，发射极接地，集电极接极性电容C5正极，电路输入端Vi通过震荡保护电路接入极性电容C5正极，C5负极接地。蓄电池B正极接电容C5正极，负极接地。
所述测量模块包括温度测量电路，所述温度测量电路中采用数字温度传感器DS18B20，供电模块输出端Vo通过R0接数字温度传感器电源引脚VDD，电阻R0阻值为5KΩ，发射模块单片机1接数字信号数据引脚DQ。
所述无线传输模块包括发射模块和接收模块，所述发射模块和接收模块分别包括1个单片机和1个无线收发芯片，所述发射模块和接收模块之间通过外围天线实现数据传输；
所述上位机包括LCD显示部分和操控部分。
优选地，所述单片机选择高性能单片机ATmega324p，内置增强串行外设接口（SPI），能够满足在系统中的LCD上显示中文字符。
优选地，所述外围天线用1.17cm的单芯铜线实现，导线的直径为0.6mm，用螺丝刀的金属棒绕制7圈成螺旋状，有效通信距离200m。
区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：采用太阳能电池板以及蓄电池的双路供电，并能进行调整，实现智能的选择能量供给测控模块，以太阳能电池板供电、蓄电池供电或者两者同时供电，一方面有效的提高了太阳能利用率，另一方面减少了蓄电池的放电次数，一定程度上延长了电池的使用寿命，使用更加方便。
附图说明
图1是本发明实施例太阳能双路供电无线温度传感系统的结构示意图。
图2是本发明实施例太阳能双路供电无线温度传感系统供电电路结构示意图。
图3是本发明实施例太阳能双路供电无线温度传感系统温度测量电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一模块实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示太阳能双路供电无线温度传感系统，包括供电模块、测量模块、无线传输模块和上位机。所述太阳能电池板输出的部分功率，经稳压电路直接供给测量模块；所述太阳能电池板输出的其余功率，经由充电电路储存在蓄电池中，以备不时之需；所述无线传输模块包括发射模块和接收模块，所述发射模块和接收模块分别包括1个单片机和1个无线收发芯片，所述发射模块和接收模块之间通过外围天线实现数据传输；所述上位机包括LCD显示部分和操控部分。
如图2所示的太阳能双路供电无线温度传感系统供电电路结构图，包括充电电路和稳压电路，所述充电电路包括三极管Q1和Q2、电感线圈L3、极性电容C5、分压电阻R4和R5以及保护电路C6、R8。L3、C6、R8并联，一端接电路输入端Vi，另一端接三极管Q2集电极。所述分压电阻R4、R5串联，所述三极管Q1基极连接分压电阻R4，R5的一端，电阻R5另一端接地。发射极连接电路电源输入端，集电极接电阻R7和R6一端，电阻R6另一端接地。三极管Q2基极接电阻R7另一端，发射极接地，集电极接极性电容C5正极，电路输入端Vi通过震荡保护电路接入极性电容C5正极，C5负极接地。蓄电池B正极接电容C5正极，负极接地。
所述稳压电路包括稳压芯片U，所述稳压芯片U采用型号为LM2587的芯片，所述稳压芯片U的一端与电容C1的一端以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接地，稳压二极管D1的阳极端接地，电感L2的另一端与稳压芯片U2的开关端以及二极管D2的阳极端连接，二极管D2的阴极端与电感L3的一端及热敏电阻RT的一端连接，电感L3的另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及DS18B20电源端连接，电容C2的另一端以及电容C3的另一端均接地，热敏电阻RT的另一端与稳压芯片U的反馈端以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，稳压芯片U的比较端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端通过电容C4接地，稳压芯片U的接地端接地。
具体的，所述太阳能电池板输出的电能一路经由L3，C5给蓄电池充电，另一路经过限流电阻R9和二极管D6直接连接到稳压电路，可直接供给负载测量电路。蓄电池采用锂电池，可应对多天无太阳能供给的情况，确保系统的供电稳定性。
当阳光充足时，太阳能电池板输出电压为18V，二极管D9阴极端电压为17.5V，蓄电池输出电压只有8.4V，所以蓄电池不放电，只进行充电，此时，温度测量电路有太阳能电池板输出的功率供电；光照不充足时，太阳能电池板输出电压为0，温度测量电路由蓄电池供电。
DS18B20芯片中的温度传感器完成对温度的测量，用16位符号扩展的二进制补码形式提供，以0.0625℃/LSB形式表达，例如+25.0625℃的数字表示为191H。所测得的温度信息通过DS18B20芯片输出引脚DQ发送到单片机1，经由无线收发芯片、外围天线发送到接收模块，并通过接收模块单片机处理在上位机上显示。上位机上配置简易操作界面，用于控制测量模块的运行。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种太阳能双路供电无线温度传感系统，其特征在于，包括：供电模块、测量模块、无线传输模块和上位机；
所述太阳能电池板输出的部分功率，经稳压电路直接供给测量模块；所述太阳能电池板输出的其余功率，经由充电电路储存在蓄电池中，以备不时之需；
所述无线传输模块包括发射模块和接收模块，所述发射模块和接收模块分别包括1个单片机和1个无线收发芯片，所述发射模块和接收模块之间通过外围天线实现数据传输；
所述上位机包括LCD显示部分和操控部分。
2.如权利要求1所述的太阳能双路供电无线温度传感系统，其特征在于：所述稳压电路包括稳压芯片U，所述稳压芯片U的一端与电容C1的一端以及电感L1的一端连接，电容C1的另一端接地，稳压二极管D1的阳极端接地，电感L2的另一端与稳压芯片U2的开关端以及二极管D2的阳极端连接，二极管D2的阴极端与电感L3的一端及热敏电阻RT的一端连接，电感L3的另一端与电容C2的一端、电容C3的一端以及DS18B20电源端连接，电容C2的另一端以及电容C3的另一端均接地，热敏电阻RT的另一端与稳压芯片U的反馈端以及电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，稳压芯片U的比较端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端通过电容C4接地，稳压芯片U的接地端接地。
3.如权利要求1所述的太阳能双路供电无线温度传感系统，其特征在于：所述充电电路包括三极管Q1和Q2、电感线圈L3、极性电容C5、分压电阻R4和R5以及保护电路C6、R8；
L3、C6、R8并联，一端接电路输入端Vi，另一端接三极管Q2集电极；
所述分压电阻R4、R5串联，所述三极管Q1基极连接分压电阻R4，R5的一端，电阻R5另一端接地；
发射极连接电路电源输入端，集电极接电阻R7和R6一端，电阻R6另一端接地；
三极管Q2基极接电阻R7另一端，发射极接地，集电极接极性电容C5正极，电路输入端Vi通过震荡保护电路接入极性电容C5正极，C5负极接地；
蓄电池B正极接电容C5正极，负极接地。
4.如权利要求1所述太阳能双路供电无线温度传感系统，其特征在于：所述测量模块包括温度测量电路，所述温度测量电路中采用数字温度传感器DS18B20，供电模块输出端Vo通过R0接数字温度传感器电源引脚VDD，电阻R0阻值为5KΩ，发射模块单片机1接数字信号数据引脚DQ。
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