CN203607916U - 基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置 - Google Patents

基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，包括太阳能电池板，太阳能电池板分别连接有切换控制开关和充电管理模块，切换控制开关分别连接有电源输出模块和放电保护模块，充电管理模块和放电保护模块之间连接有充电电池，电源输出模块分别设置有第一输出端和第二输出端。该装置能够比较太阳能电池板输出电压与设定阈值的大小关系，并根据比较结果，实现太阳能电池板供电与电池供电的自动切换功能，有效地提高了太阳能电池板使用效率，能在太阳能电池输出功率满足负载要求的情况下，尽可能减少充电电池使用时间，降低电池充放电次数，延长电池使用寿命，为野外环境中的无线传感器网络节点提供持续稳定的电源供给。

Description

基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置
技术领域
本实用新型属于太阳能供电设备技术领域，具体涉及一种基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置。 
背景技术
工作在野外环境中的无线传感器网络节点，受环境及条件限制，一般难以利用现有电力系统获得持续的电源供给，而多采用容量有限的电池供电，在工作过程中要定期更换电池，这在一方面会影响无线传感器网络工作的连续性，另外一方面会增加网络维护的难度及成本。近几年，利用太阳能电池设计开发无线传感器网络供电系统的相关技术已基本成熟，市场上也已出现相关的太阳能电池产品，但已有的产品基本是以充电电池或蓄电池为电源核心，而将太阳能只作为电池充电源，这就在一定程度上造成了太阳能电池资源的浪费。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，解决了现有的无线传感器网络节点采用有限容量的电池供电，影响无线传感器网络工作的连续性，以及维护难度高、成本大的问题。 
本实用新型所采用的技术方案是：基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，包括太阳能电池板，太阳能电池板分别连接有切换控制开关和充电管理模块，切换控制开关分别连接有电源输出模块和放电保护模块，充电管 理模块和放电保护模块之间连接有充电电池，电源输出模块分别设置有第一输出端和第二输出端。 
本实用新型的特点还在于， 
切换控制开关包括微控制器，微控制器分别连接有复位模块、继电器开关以及A/D转换模块；继电器开关通过导线分别连接至太阳能电池板、电源输出模块以及放电保护模块，A/D转换模块通过导线连接至太阳能电池板。 
电源输出模块包括用导线相连的DC-DC模块和低压差线性稳压模块，DC-DC模块连接至切换控制开关，第二输出端设置于DC-DC模块上，第一输出端设置于低压差线性稳压模块上。 
本实用新型的有益效果是：本实用新型的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置能够比较太阳能电池板输出电压与设定阈值的大小关系，并根据比较结果，实现太阳能电池板供电与电池供电的自动切换功能，有效地提高了太阳能电池板使用效率，能在太阳能电池输出功率满足负载要求的情况下，尽可能减少充电电池使用时间，降低电池充放电次数，延长电池使用寿命，并且该装置结构简单、体积较小、造价低廉、使用方便，能够为野外环境中的无线传感器网络节点提供持续稳定的电源供给。 
附图说明
图1是本实用新型的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置的结构示意图； 
图2是本实用新型的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置中切换控制开关的结构示意图； 
图3是本实用新型的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置中电源 输出模块的结构示意图。 
图中，1.太阳能电池板，2.切换控制开关，3.电源输出模块，4.第一输出端，5.第二输出端，6.放电保护模块，7.充电电池，8.充电管理模块； 
201.复位模块，202.A/D转换模块，203.微控制器，204.继电器开关； 
301.DC-DC模块，302.低压差线性稳压模块。 
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。 
本实用新型提供了一种基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，如图1所示，包括太阳能电池板1，太阳能电池板1分别连接有切换控制开关2和充电管理模块8，切换控制开关2分别连接有电源输出模块3和放电保护模块6，充电管理模块8和放电保护模块6之间连接有充电电池7，电源输出模块3分别设置有第一输出端4和第二输出端5。 
如图2所示，切换控制开关2包括微控制器203，微控制器203分别连接有复位模块201、继电器开关204以及A/D转换模块202；继电器开关204通过导线分别连接至太阳能电池板1、电源输出模块3以及放电保护模块6，A/D转换模块202通过导线连接至太阳能电池板1。 
如图3所示，电源输出模块3包括用导线相连的DC-DC模块301和低压差线性稳压模块302，DC-DC模块301连接至切换控制开关2，第二输出端5设置于DC-DC模块301上，第一输出端4设置于低压差线性稳压模块302上。 
在有野外光照情况下，太阳能电池板1将太阳能转换为电能，通过充电管理模块8将电能存储在充电电池7中，同时太阳能电池板1产生的电压的 模拟信号通过切换控制开关2中的A/D转换模块202转换为数字信号，数字信号被传输至微控制器203，通过微控制器203完成该电压信号与设定的电压阈值的比较，若太阳能电池板1的输出电压值小于设定的电压阈值，则切换控制开关2中的微控制器203送出控制信号，控制继电器开关204中的继电器常开端口断开、常闭端口闭合，这样就将充电电池7与电源输出模块3中的DC-DC模块301接通，由DC-DC模块301将输出电压值升压至稳定5V直流电压后输出至第一输出端4；同时进一步利用低压差线性稳压模块302将DC-DC模块301输出的5V直流电压降压为稳定的3.3V直流电压后输出至第二输出端5，这样就能够分别为无线传感器网络节点的各组成部件提供5V和3.3V工作电源。 
太阳能电池板1在为节点供电的过程中，放电保护模块6持续监测充电电池7的输出电压值，并在充电电池电压低于下限值时切断充电电池7的供电回路，防止因过过放电对充电电池7造成伤害；若太阳能电池板1的输出电压高于设定阈值，则由切换控制开关2中的微控制器203送出控制信号，控制继电器开关204中的继电器常开端口闭合，常闭端口断开，将太阳能电池板1与电源输出模块3中的DC-DC模块301接通，由DC-DC模块301将太阳能电池板1输出的电压升压至稳定5V直流电压后输出至第一输出端4，同时利用低压差线性稳压模块302将DC-DC模块301输出的5V直流电压降压为稳定的3.3V直流电压输出至第二输出端5，这样就能够分别为无线传感器网络节点的各个组成部件提供5V和3.3V工作电源。 
通过上述方式，本实用新型的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，解决了现有的无线传感器网络节点采用有限容量的电池供电，影响无线 传感器网络工作的连续性，以及维护难度高、成本大的问题。该装置能够比较太阳能电池板输出电压与设定阈值的大小关系，并根据比较结果，实现太阳能电池板供电与电池供电的自动切换功能，有效地提高了太阳能电池板使用效率，能在太阳能电池输出功率满足负载要求的情况下，尽可能减少充电电池使用时间，降低电池充放电次数，延长电池使用寿命，并且该装置结构简单、体积较小、造价低廉、使用方便，能够为野外环境中的无线传感器网络节点提供持续稳定的电源供给。 

Claims (3)

1.基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，其特征在于，包括太阳能电池板（1），所述太阳能电池板（1）分别连接有切换控制开关（2）和充电管理模块（8），所述切换控制开关（2）分别连接有电源输出模块（3）和放电保护模块（6），所述充电管理模块（8）和所述放电保护模块（6）之间连接有充电电池（7），所述电源输出模块（3）分别设置有第一输出端（4）和第二输出端（5）。
2.如权利要求1所述的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，其特征在于，所述切换控制开关（2）包括微控制器（203），所述微控制器（203）分别连接有复位模块（201）、继电器开关（204）以及A/D转换模块（202）；所述继电器开关（204）通过导线分别连接至所述太阳能电池板（1）、电源输出模块（3）以及放电保护模块（6），所述A/D转换模块（202）通过导线连接至所述太阳能电池板（1）。
3.如权利要求1或2所述的基于太阳能的无线传感器网络节点供电装置，其特征在于，所述的电源输出模块（3）包括用导线相连的DC-DC模块（301）和低压差线性稳压模块（302），所述DC-DC模块（301）连接至所述切换控制开关（2），所述第二输出端（5）设置于所述DC-DC模块（301）上，所述第一输出端（4）设置于所述低压差线性稳压模块（302）上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104464284A (zh) * 2014-11-17 2015-03-25 成都和音科技有限公司 使用寿命长的节能探测器
CN107172724A (zh) * 2017-06-19 2017-09-15 青岛海信网络科技股份有限公司 一种基于LoRa技术的网关
CN113034802A (zh) * 2021-03-12 2021-06-25 深圳市雷铭科技发展有限公司 离线刷卡太阳能发电系统及其控制方法、可读存储介质

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