无线传感器网络节点太阳能供电系统电路图设计

概述：
无线传感器网络在环境监测、智能家居、交通运输、精细农业等领域具有广泛的应用前景，越来越受到人们的重视。传感器节点作为无线传感器网络的重要组成单元，通常散布于一定的区域内协作地实时监测、感知和采集各种环境和监测对象的信息。传感器节点部署环境和实际应用中的要求决定了节点电源大多数情况下不可能接入正常的电力系统供电。例如Crossbow公司的MICAz节点如果采用3 000 mAh的电池设置在1%的工作周期，那么每隔17．35周就需要更换一次电池。此外由于节点常被布置在恶劣及复杂的环境中，进一步增加了更换电池的成本。如何能稳定有效地为传感器节点提供电源保证就成为传感器节点设计的关键问题。目前针对这一问题的研究思路主要是如何从节点所处的环境中采集能量并进行有效的存储，使节点具有能量补充能力从而有效地延长节点的生存周期。环境中具有各种丰富的能量，如太阳能、风能、热能、机械振动能、声能、电磁能等。目前，已有一些公司研究和开发了利用环境能量为无线传感器网络功能的系统。例如太阳能收集模块CBC-EVAL-08已成功应用在TI公司的超低功耗无线传感器网络节点eZ430-RF2500-SHE上为其提供能源。创业公司Perpetuum推出PMG7微型振动发电机，能从一个100 mg振动中产生高达5 mW/3．3 V的输出功率。但是，目前的能量收集都具有一些局限性，如太阳能收集模块CBC—EVAL-08由于光伏薄膜电池收集能量较少且缺少备份能源仅能在有阳光时工作；利用振动能量使得节点的布置环境受限制即使在间歇性的振动环境下，系统也无法稳定地连续工作。

通过对环境中的各种能量比较分析得出户外的传感器节点利用太阳能供能不失为一种较好的选择。本文提出一种基于太阳能的节点电源系统设计，该系统能够自动管理充电过程并进行有效的能量储存，通过对电池电压的监测执行节能方案，以达到延长节点生存周期的目的。此外由于节点上各种器件所需的电压不一致，高效的DC—DC转换也是必不可少的一环。

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