[发明专利]太阳能供电无线传感器网络节点用供电电源及供电方法有效

专利信息
申请号: 200910218559.0 申请日: 2009-10-27
公开(公告)号: CN102055212B 公开(公告)日: 2011-05-11
发明(设计)人: 蒙海军;吴晓华;高涛 申请(专利权)人: 西安迅腾科技有限责任公司
主分类号: H02J7/00 分类号: H02J7/00;G01R19/165
代理公司: 西安创知专利事务所 61213 代理人: 谭文琰
地址: 710077 陕西省西安市高新区*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 太阳能 供电 无线 传感器 网络 节点 电源 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于无线传感器网络节点供电技术领域,尤其是涉及一种太阳 能供电无线传感器网络节点用供电电源及供电方法。

背景技术

近年来,随着移动电话、便携式电脑以及各种便携式电子产品的普及, 人们对电池的需求大幅度增加。作为嵌入式设备的唯一能量来源,如何利 用有限的电能为嵌入式设备提供最高性能,是嵌入式设备中电源管理的主 要目标。传统的电源管理策略对系统即时功耗、电池充电控制、充放电判 别及电池容量的检测不够理想,常常造成电池寿命及性能降低。

目前,对电池的研究较注重于充电器研制及功率转换效率的改良,对 于电池的充电控制策略及充电状态检测的研究较少。电池充电技术的发展 重点包括:残电容量检测、快速充电技术、智能电池检测、可延长电池寿 命及保护电池的充电技术等,而许多应用必须能兼顾能量密度与电池寿命 且不受快速充电及深度放电的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一 种结构简单、安装方便、成本低、智能化程度高、工作性能可靠且功耗小 的太阳能供电无线传感器网络节点用供电电源。

为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种太阳能供电无线 传感器网络节点用供电电源,其特征在于:包括无线传感器网络节点的控 制模块、为控制模块供电且由控制模块进行控制的可充电电池、与可充电 电池相接的太阳能电池板、对无线传感器网络节点周侧光照强度进行检测 的光照传感器、通过无线通信模块与控制模块进行双向通信的终端计算机 以及与可充电电池相接且对可充电电池的输出电压和/或输出电流进行检 测的电压/电流检测电路,所述光照传感器接控制模块,所述可充电电池 与控制模块相接,所述无线通信模块与控制模块相接。

本发明还提供了一种设计合理、控制严谨且使用效果好的太阳能供电 无线传感器网络节点用供电电源的供电方法,其特征在于该方法包括以下 步骤:

步骤一、通过终端计算机向控制模块输入Vmax、Vhigh、Vlow和 Vdanger的预设值且将所输入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值均存入 与控制模块相接的数据存储模块中;

电压/电流检测电路对可充电电池的输出电压和/或输出电流进行检 测并将所检测信号同步上传至控制模块,控制模块对电压/电流检测电路 所传送的检测信号进行分析判断并相应得出可充电电池的输出电压值V, 控制模块根据可充电电池的输出电压值V以及所输入的Vmax、Vhigh、Vlow 和Vdanger值相应对数据存储模块中的电压标识值Vflag进行赋值:当可 充电电池的输出电压值V≥Vmax时,控制模块将电压标识值Vflag保存为 “0”后输出;当可充电电池的输出电压值V<Vlow时,控制模块将电压 标识值Vflag修改为“1”后输出;其中Vmax为可充电电池的充电电压峰 值,Vlow为所述无线传感器网络节点进行稀疏采样时可充电电池的最低输 出电压值且当V<Vlow时所述无线传感器网络节点停止采样,Vhigh为所 述无线传感器网络节点进行正常采样时可充电电池的最低输出电压值V< Vhigh时所述无线传感器网络节点进入稀疏采样状态,Vdanger为无线传 感器节点处于危险状态的供电电压值即警告电压;

步骤二、控制模块读取数据存储模块中所存储的电压标识值Vflag;

步骤三、控制模块判断Vflag的数值是否等于“1”,具体包括以下 步骤:

第一步:当Vflag=1时,控制模块将可充电电池调整为充电模式,通 过太阳能电池板将太阳能转换为电能后逐步为可充电电池充电,充电过程 中控制模块通过电压/电流检测电路检测判断可充电电池的输出电压值V 且当输出电压值V≥Vmax时,充电过程结束,控制模块将电压标识值Vflag 修改为“0”后进行重启,并返回步骤一;

第二步、当Vflag=0时,控制模块将可充电电池调整为供电模式且通 过电压/电流检测电路周期性检测可充电电池的输出电压值V并对输出电 压值V进行分析比较和判断,具体过程如下:

第1步、当输出电压值Vhigh≤V≤Vmax时,说明无线传感器网络节 点工作在正常采集及正常上报状态,控制模块告知与所述无线传感器网络 节点进行双向通信的网关节点按照预设的采样及上报周期进行正常的数 据采集和上报;

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