[实用新型]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

说明书

技术领域

本实用新型涉及供电系统领域，特别涉及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。 

背景技术

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。但是这些能量是动态变化着的，不能直接被我们利用，我们得利用动态能量采集技术将这些动态的能量存储到超级电容或者化学电池中，然后才能加以利用。 

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。这是因为虽然单个无线传感器节点的能耗不是很大，但是物联网系统中有着数以亿计的节点，综合起来看这些节点的总能耗是很大的，因此能否稳定的为这些传感器节点供电就决定着物联网系统能否可持续发展。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，人们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。本实用新型基于环境中温差能量采集，通过合适的能量管理最终供给无线传感器节点。 

相比较于其他的环境能量采集系统，温差电能量采集系统是有着特殊的优势。温差电池是利用环境中的温度差异，将热能直接转化为电能的装置。相比较于太阳能电池等能量采集电池，温差电池对于环境的要求相对较弱，能基本上工作在世界上的任何地区，受天气的影响不大，对于现在的热能转换芯片大约只要5摄氏度的温差就可以稳定驱动一个无线传感器网络节点；温差电池在一些特殊的环境中更是有着无可比拟的优势，而这些地区可利用的其他的环境能量很小，例如，我们在日常生活中常用它来测量冶炼及热处理炉的高温；太阳能电池的采集光能的电池板的表面积很大，无法在一些微型区域使用，而只要有足够大的温差和一定效率的热电转换材料，温差电池可以做得很小而不影响其输出功率。 

传统的温差发电器多应用于处理工业废热，而这些热量的总能量很大，可用的温差能也很大，因此在这些地方普通的温差发电器在转换效率不是很高的情况下也可以达到很可观的输出电压，这些电能经过一定的能量管理控制设备最终实现并网，实现了工业废热的再利用。传统的处理大型工业废热的温差发电器系统的特点如下：(1)自身温差电偶的很大，占有很大的空间，发电量很大，但其绝对发电效率较低。除此之外，其造价昂贵，应用场合很苛刻，无法应用于无线传感器网络系统。(2)工业级温差发电器系统往往需要进行并网发电，需要复杂的变电组网设备，广泛的应用于地热发电等工业级供电领域，无法适应无线传感器网络系统供电的要求。 

实用新型内容

本实用新型提供了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，本实用新型基于微型温差发电器供给的无线传感器网络建立了比较完整的能量自供给的无线传感器网络系统，有效地解决了微型温差发电器发电量微弱不足以提供无线传感器网络节点使用的问题，详见下文描述： 

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，包括：用于收集电能的温差电能收集器，所述温差电能收集器连接电源管理电路，所述电源管理电路将收集到的电能处理后稳定传输至由温湿度传感器、微处理器和无线通信模块组成的负载电路，为所述负载电路供电，所述微处理器将所述温湿度传感器采集到的湿温度数据通过所述无线通信模块发射； 

其中，所述电源管理电路由两部分电路组成，第一部分电路包括：升压变换器电路以及能量存储电路；第二部分电路是能量缓冲器电路，所述能量缓冲器电路包括：双电压比较器电路和稳压器输出电路。 

所述升压变换器电路以及能量存储电路包括：微型温差发电器TEG，