[發(fā)明專利]能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310018190.5
• 申請(qǐng)日: 2013-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN103139936A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海輝;張杰;盧博友;胡瑾;吳婷婷;張林超;張勇猛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北農(nóng)林科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W84/18
• 分類號(hào): H04W84/18;H02J7/00
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括帶有處理器模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)模塊，所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊：

接傳感器模塊接收其采集的數(shù)據(jù)；

接能量存儲(chǔ)模塊由其進(jìn)行供電；

接光敏電阻進(jìn)行光照條件判斷；

接開關(guān)模塊進(jìn)行能量供給策略選擇；

其特征在于，

所述能量存儲(chǔ)模塊包括太陽能電池模塊、超級(jí)電容模塊以及鋰電池模塊，所述超級(jí)電容模塊作為系統(tǒng)主能源，在其能量大于設(shè)定值的情況下為系統(tǒng)供電；所述鋰電池模塊作為系統(tǒng)次級(jí)能源，在所述超級(jí)電容模塊能量小于設(shè)定值的情況下為系統(tǒng)供電；

所述太陽能電池模塊通過開關(guān)S1接并聯(lián)的升壓充電泵和最大功率點(diǎn)跟蹤模塊，通過控制開關(guān)S1的啟閉選擇由升壓充電泵或者最大功率點(diǎn)跟蹤模塊工作，升壓充電泵和最大功率點(diǎn)跟蹤模塊的輸出端通過開關(guān)S2接DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器，DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器輸出端接超級(jí)電容模塊和鋰電池模塊的充電端，通過控制開關(guān)S2的啟閉選擇直接為超級(jí)電容模塊充電或者經(jīng)由DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器為超級(jí)電容模塊或者鋰電池模塊充電；

所述鋰電池模塊的充電端接有開關(guān)S3，輸出端接有開關(guān)S4，通過控制開關(guān)S3的啟閉選擇超級(jí)電容模塊是否為鋰電池模塊充電，通過控制開關(guān)S4的啟閉選擇是否由鋰電池模塊供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述開關(guān)S1和開關(guān)S2為CMOS單刀雙擲模擬開關(guān)，開關(guān)S3和開關(guān)S4為CMOS單刀單擲開關(guān)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，當(dāng)所述光敏電阻輸出為高電平時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入白天模式，由太陽能電池模塊為超級(jí)電容模塊充電或者鋰電池模塊充電，并由超級(jí)電容模塊為節(jié)點(diǎn)模塊供電；當(dāng)所述光敏電阻輸出為低電平時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入夜間模式，由超級(jí)電容模塊或者鋰電池模塊為節(jié)點(diǎn)模塊供電。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述太陽能電池模塊包括太陽能電池板以及電池板電壓電流監(jiān)測(cè)模塊，

在白天模式下，所述傳感器節(jié)點(diǎn)模塊接收電池板電壓電流監(jiān)測(cè)模塊采集到的太陽能電池板的輸出電壓和電流，

如果輸出電壓小于等于閾值A(chǔ)，則開關(guān)S1和開關(guān)S2常閉觸點(diǎn)閉合，太陽能電池板通過升壓充電泵-DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器給超級(jí)電容模塊充電；

如果輸出電壓在閾值B和閾值A(chǔ)之間，則開關(guān)S1常開觸點(diǎn)閉合，開關(guān)S2常閉觸點(diǎn)閉合，太陽能電池板通過最大功率點(diǎn)跟蹤模塊-DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器給超級(jí)電容模塊充電；

如果輸出電壓大于等于閾值B，則開關(guān)S1和開關(guān)S2常開觸點(diǎn)閉合，太陽能電池板通過最大功率點(diǎn)跟蹤模塊直接給超級(jí)電容模塊充電。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述閾值A(chǔ)為3V，閾值B為4.2V。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，當(dāng)太陽能電池板通過升壓充電泵-DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器給超級(jí)電容模塊供電情況下，或者通過最大功率點(diǎn)跟蹤模塊-DC/DC升壓轉(zhuǎn)換器給超級(jí)電容模塊供電情況下，檢測(cè)超級(jí)電容模塊的電壓：

若超級(jí)電容模塊的電壓在閾值C和閾值D之間，則開關(guān)S4斷開，由超級(jí)電容模塊直接為節(jié)點(diǎn)模塊供電；

若超級(jí)電容模塊的電壓大于等于閾值D，則檢測(cè)鋰電池模塊的電壓：

若測(cè)鋰電池模塊的電壓大于等于閾值E，則鋰電池電量滿不需要充電，開關(guān)S3斷開，由超級(jí)電容模塊為節(jié)點(diǎn)模塊供電；

若測(cè)鋰電池模塊的電壓小于閾值E，則開關(guān)S3閉合，超級(jí)電容模塊給鋰電池充電，同時(shí)為節(jié)點(diǎn)模塊供電；

若超級(jí)電容模塊的電壓小于等于閾值C，則進(jìn)入夜間模式。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，所述閾值C為2V，閾值D為4.2V，閾值E為4.2V。

8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的能量自供給的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其特征在于，當(dāng)太陽能電池板通過最大功率點(diǎn)跟蹤模塊直接給超級(jí)電容模塊供電的情況下，檢測(cè)鋰電池模塊的電壓：

若測(cè)鋰電池模塊的電壓大于等于閾值E，則鋰電池電量滿不需要充電，開關(guān)S3斷開，由超級(jí)電容模塊為節(jié)點(diǎn)模塊供電；

若測(cè)鋰電池模塊的電壓小于閾值E，則開關(guān)S3閉合，超級(jí)電容模塊給鋰電池充電，同時(shí)為節(jié)點(diǎn)模塊供電。