无线传感器网络节点太阳能电源系统设计—本科毕业设计论文

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1、无线传感器网络节点太阳能电源系统设计无线传感器网络节点太阳能电源系统设计摘要：电源系统是无线传感器网络节点必不可少的部分，本文介绍应用太阳能给网络节点供电，是实现持续电力供应的可行方法之一。无线传感器网络节点太阳能供电系统由太阳能电池板、充电控制电路和锂电池组成，先由太阳能电池板采集光能再通过充电控制电路对锂电池进行充电管理。利用放电保护电路，最大限度地延长锂电池的寿命。由于电源能量来自太阳能，因此非常适合野外布置的无线传感器网络节点使用。引　言随着电子技术的发展，无线传感器网络节点有着广泛的应用。传感器节点作为无线传感器网络的重要组成单元,无线传感器网络节点太阳能电源系统设计通常

2、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。而电源系统又是无线传感器网络节点必不可少的部分，本文介绍应用太阳能给网络节点供电，是实现持续电力供应的可行方法之一，蓄电池是太阳能供电装置中的重要部件，需配有充放电保护电路，延长电池的使用寿命。无线传感器网络节点太阳能供电系统由太阳能电池板、充电控制电路和锂电池组成，采集光能并将其转换为电能存储在锂电池中。通过锂电池充电管理芯片ＣＮ３０６３组成充电控制电路对锂电池进行充电管理。利用超低功耗锂电池电压检测芯片ＣＮ３０１组成放电保护电路，最大限度地延长锂电池的寿命。由于电源能量来自太阳能，因此非常适合野外布置的无线传

3、感器网络数据采集节点使用一、太阳能介绍能源是人类生存发展必须具有的基本资源。从古至今人类获得能源的途径，可分为地上能源、地下能源与天上能源等三个阶段。地上能源主要是植物能源，水能、风能等，在人类农业经济社会阶段主要是植物能源，到了现代工业经济社会阶段，主要是煤石能源。随着世界经济的发展，进入21世纪以来，各国对能源的消耗以日俱增，能源短缺已成为人类社会面临的一个重大挑战，面对石油这些不可再生的资源，必须在其耗尽之前寻找到替代能源，否则未来世界将会因此不断爆发能源危机。太阳能作为新能源与可再生能源的重要组成部分，有着煤炭、石油、天然气等化石能源无法比拟的优点：(1)储量丰富：太阳能是

4、取之不尽、用之不竭的。(2)应用广泛：太阳能不存在分布的偏集性，只要有阳光的地方就可以就地利用，有利于解决偏远乡村、海岛等地区的能源供应问题。(3)绿色环保：太阳能利用过程中，不需要燃料、不产生噪声，没有废气、废水、废渣等的排放。(4)经济性：虽然目前太阳能发电的成本仍为常规发电的几倍，但随着太阳能利用技术的发展，其利用成本已大大下降。一般来说，太阳能利用的初期投入成本比较高，但由于太阳能无污染、无噪声、取之不尽、分布广泛的特点，从长期来看，其使用成本要小的多。无线传感器网络节点太阳能电源系统设计鉴于以上优点，太阳能的开发利用具有巨大的市场前景，不仅能带来很好的社会和环境效益，还具

5、有明显的经济效益二、太阳能供电系统工作原理太阳能供电系统工作原理：白天把光能转变为电能，并通过太阳能电源过充放电控制器将电能存储在蓄电池中，根据需要再供给各种直流负载使用，如果配以逆变器，则可以向交流负载提供交流电力。太阳能电源可分为直流供电系统和交直流供电系统两种三、太阳能供电系统的基本组成一套基本的太阳能供电系统由太阳能电池板、过充放电控制器、逆变器和蓄电池构成。各部分的功能如下：1．太阳能电池板太阳能电池板的作用是将太阳辐射能直接转换成直流电，供负载使用或存贮于蓄电池内备用。一般根据用户需要，将若干太阳电池板按一定方式连接，组成太阳能电池方阵，再配上适当的支架及接线盒组成。2

6、．过充放电控制器控制器为蓄电池提供最佳的充电电流和电压，快速、平稳、高效的为蓄电池充电，并在充电过程中减少损耗、尽量延长蓄电池的使用寿命；同时保护蓄电池，避免过充电和过放电现象的发生。如果用户使用直流负载，通过控制器还能为负载提供稳定的直流电（由于天气的原因，太阳能电池方阵发出的直流电压和电流不是很稳定）。3．逆变器逆变器的作用是将太阳能电池和蓄电池提供的低压直流逆变成220V交流电，供交流负载使用。无线传感器网络节点太阳能电源系统设计4．蓄电池组蓄电池组是将太阳能电池直流电贮藏起来，供负载使用。白天太阳能电池给蓄电池充电，（同时太阳能电池还给负载供电），晚上负载用电全部由蓄电池供

7、给。因此，要求蓄电池的自放电要小，而且充电效率要高。四、太阳能供电系统简介由于太阳能电池板的输出电压不稳定，传统的太阳能供电系统往往因为锂电池充放电管理不合理，导致锂电池使用寿命大大缩短。本文提出了一种基于太阳能的无线传感器网络节点供电系统设计。该系统能够自动管理锂电池的充电过程并进行有效的能量储存，通过对电池电压的监测避免锂电池过度放电，达到延长锂电池寿命的目的。该系统中，太阳能电池板产生的能量通过充电管理电路被存储在锂电池中，同时对锂电池提供充电保护，防止过充；由