[發明專利]太陽能供電無線傳感器網絡節點用供電電源及供電方法

有效

• 申請號: 200910218559.0
• 申請日: 2009-10-27
• 公開（公告）號: CN102055212B
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 蒙海軍;吳曉華;高濤
• 申請（專利權）人: 西安迅騰科技有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;G01R19/165
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本發明屬于無線傳感器網絡節點供電技術領域，尤其是涉及一種太陽 能供電無線傳感器網絡節點用供電電源及供電方法。

背景技術

近年來，隨著移動電話、便攜式電腦以及各種便攜式電子產品的普及， 人們對電池的需求大幅度增加。作為嵌入式設備的唯一能量來源，如何利 用有限的電能為嵌入式設備提供最高性能，是嵌入式設備中電源管理的主 要目標。傳統的電源管理策略對系統即時功耗、電池充電控制、充放電判 別及電池容量的檢測不夠理想，常常造成電池壽命及性能降低。

目前，對電池的研究較注重于充電器研制及功率轉換效率的改良，對 于電池的充電控制策略及充電狀態檢測的研究較少。電池充電技術的發展 重點包括：殘電容量檢測、快速充電技術、智能電池檢測、可延長電池壽 命及保護電池的充電技術等，而許多應用必須能兼顧能量密度與電池壽命 且不受快速充電及深度放電的影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一 種結構簡單、安裝方便、成本低、智能化程度高、工作性能可靠且功耗小 的太陽能供電無線傳感器網絡節點用供電電源。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種太陽能供電無線 傳感器網絡節點用供電電源，其特征在于：包括無線傳感器網絡節點的控 制模塊、為控制模塊供電且由控制模塊進行控制的可充電電池、與可充電 電池相接的太陽能電池板、對無線傳感器網絡節點周側光照強度進行檢測 的光照傳感器、通過無線通信模塊與控制模塊進行雙向通信的終端計算機 以及與可充電電池相接且對可充電電池的輸出電壓和/或輸出電流進行檢 測的電壓/電流檢測電路，所述光照傳感器接控制模塊，所述可充電電池 與控制模塊相接，所述無線通信模塊與控制模塊相接。

本發明還提供了一種設計合理、控制嚴謹且使用效果好的太陽能供電 無線傳感器網絡節點用供電電源的供電方法，其特征在于該方法包括以下 步驟：

步驟一、通過終端計算機向控制模塊輸入Vmax、Vhigh、Vlow和 Vdanger的預設值且將所輸入的Vmax、Vhigh、Vlow和Vdanger值均存入 與控制模塊相接的數據存儲模塊中；

電壓/電流檢測電路對可充電電池的輸出電壓和/或輸出電流進行檢 測并將所檢測信號同步上傳至控制模塊，控制模塊對電壓/電流檢測電路 所傳送的檢測信號進行分析判斷并相應得出可充電電池的輸出電壓值V， 控制模塊根據可充電電池的輸出電壓值V以及所輸入的Vmax、Vhigh、Vlow 和Vdanger值相應對數據存儲模塊中的電壓標識值Vflag進行賦值：當可 充電電池的輸出電壓值V≥Vmax時，控制模塊將電壓標識值Vflag保存為 “0”后輸出；當可充電電池的輸出電壓值V＜Vlow時，控制模塊將電壓 標識值Vflag修改為“1”后輸出；其中Vmax為可充電電池的充電電壓峰 值，Vlow為所述無線傳感器網絡節點進行稀疏采樣時可充電電池的最低輸 出電壓值且當V＜Vlow時所述無線傳感器網絡節點停止采樣，Vhigh為所 述無線傳感器網絡節點進行正常采樣時可充電電池的最低輸出電壓值V＜ Vhigh時所述無線傳感器網絡節點進入稀疏采樣狀態，Vdanger為無線傳 感器節點處于危險狀態的供電電壓值即警告電壓；

步驟二、控制模塊讀取數據存儲模塊中所存儲的電壓標識值Vflag；

步驟三、控制模塊判斷Vflag的數值是否等于“1”，具體包括以下 步驟：

第一步：當Vflag=1時，控制模塊將可充電電池調整為充電模式，通 過太陽能電池板將太陽能轉換為電能后逐步為可充電電池充電，充電過程 中控制模塊通過電壓/電流檢測電路檢測判斷可充電電池的輸出電壓值V 且當輸出電壓值V≥Vmax時，充電過程結束，控制模塊將電壓標識值Vflag 修改為“0”后進行重啟，并返回步驟一；

第二步、當Vflag=0時，控制模塊將可充電電池調整為供電模式且通 過電壓/電流檢測電路周期性檢測可充電電池的輸出電壓值V并對輸出電 壓值V進行分析比較和判斷，具體過程如下：

第1步、當輸出電壓值Vhigh≤V≤Vmax時，說明無線傳感器網絡節 點工作在正常采集及正常上報狀態，控制模塊告知與所述無線傳感器網絡 節點進行雙向通信的網關節點按照預設的采樣及上報周期進行正常的數 據采集和上報；