無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)太陽(yáng)能電源系統設計
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1．3 電源輸出模塊
MCU的工作電壓一般為2．7～3．3 V，傳感器工作電壓有3 V和5 V。由于MCU與傳感器所需電壓不一致，而且鋰電池的供電電壓為3．7～4．2 V，這就需要進(jìn)行DC-DC裝換。本方案中選用凌特公司的LTC3537芯片。LTC3537具有集成輸出斷接功能和LD0的2．2 MHz、電流模式同步升壓型DC／DC轉換器。該器件的升壓型轉換器內部600 mA開(kāi)關(guān)可從啟動(dòng)時(shí)的0．68 V(工作時(shí)為0．5 V)至5 V輸入電壓范圍提供高達5．25 V的輸出電壓，非常適用于鋰離子／聚合物或單節／多節堿性／鎳氫金屬電池應用。LTC3537的應用原理圖如圖5所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/162090.htm
將LTC3537的MODE引腳置為低電平工作在PWM模式，ENBST和ENLDO置為高電平工作在正常狀態(tài)，亦可置為低電平使其截止。兩路輸出分別為3．3 V和5 V。
2 電源控制流程
根據太陽(yáng)能電池和鋰電池的工作狀態(tài)，電源的控制流程如圖6所示。
3 實(shí)驗與分析
本設計節點(diǎn)及電源組裝如圖7所示，實(shí)驗中采用Micaz節點(diǎn)作為負載節點(diǎn)，將其工作周期設為2％，進(jìn)行供電實(shí)驗。
在實(shí)驗中對太陽(yáng)能電池板和鋰電池電壓進(jìn)行監測，監測間隔為2 h，所得數據如圖8所示。實(shí)驗開(kāi)始時(shí)間為正午12點(diǎn)，系統啟動(dòng)時(shí)鋰電池為3．7 V，太陽(yáng)能電池板達到最高輸出電壓5．1 V，此后鋰電池一直進(jìn)行充電，直至達到飽和電壓4．2 V。進(jìn)入下午隨著(zhù)太陽(yáng)光逐漸減弱，太陽(yáng)能電池板的輸出電壓逐漸降低。黃昏后太陽(yáng)能電池板基本無(wú)輸出并被截斷，此時(shí)節點(diǎn)進(jìn)入低功耗模式僅靠鋰電池供電，這時(shí)采用低功耗方案減少能量消耗，鋰電池在黎明時(shí)電壓降至最低僅3．75V。此后隨著(zhù)太陽(yáng)光的逐漸增強，鋰電池又進(jìn)入充電狀態(tài)，在正時(shí)午達到最大值，并按上述過(guò)程循環(huán)。
4 結語(yǔ)
本文提出并初步實(shí)現了一種利用太陽(yáng)能供能的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)電源系統。實(shí)驗結果表明本設計的電源系統由于具有補充能量的途徑，并結合能量管理、能量轉移技術(shù)提高了能量利用效率，從而有效地延長(cháng)了節點(diǎn)的生存周期。本設計可以應用在戶(hù)外能被陽(yáng)光照射的節點(diǎn)上，如精細農業(yè)中布置在田間的節點(diǎn)，環(huán)境監測中布置于野外的節點(diǎn)等。
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